Автоматизация и производство на заводах в настоящее время претерпевают значительные изменения, которые получили название 4-я революция после механизации с использованием воды и пара (1-я), внедрение массового производства с использованием конвейерной ленты и электроэнергии (2-я) и цифровизации с использованием электроники, роботов и информационных технологий (3-я).
Это изменение также называется промышленность 4.0 или промышленные интернет вещи и характеризуется, например, соединением машин, датчиков и людей в рамках промышленных интернет вещей, а также децентрализованным принятием решений с использованием Кибер-Физических систем и слиянием реального и виртуального миров.
Видение заключается в том, чтобы позволить индивидуализировать продукцию за счет массового производства.
Для классических заводов, осуществляющих массовое производство, затраты на производство будут значительно снижены, если они пойдут по пути к промышленности 4.0. Это требует сокращения времени производства, повышения уровня автоматизации, а также высокой гибкости и конфигурируемого вида производства.
Подключение производственных устройств должно стать таким же гибким, именно поэтому 5-е поколение мобильных сотовых сетей 5G становится ключевым фактором, способствующим появлению новых возможностей использования в соответствии с концепцией промышленности 4.0.
Производительность является одним из основных аспектов при анализе возможностей использования 5G в производственной среде. Организация Объединенных Наций Международный союз электросвязи занимается тремя основными возможностями для определения требований к системам 5G:
- Экстремальная мобильная широкополосная связь обеспечит передачу данных со скоростью до 20 Гбит/с, от конечных пользователей к сети. Задержка в плоскости пользователя должна быть менее 4 мс.
- Сверхнадежная и мало замедленная связь, или критически важная связь типа машины, требует задержки в плоскости пользователя менее 1 мс.
- Массовая связь машинного типа, позволит подключить до миллиона устройств на км2 с заданным качеством обслуживания.
Помимо нового радио интерфейса, 5G претерпит значительные изменения, используя виртуализации основной сети. Однако это изменение не произойдет внезапно, а сети 4G будут непрерывно переходить к этим технологиям. Планируется, что появятся некоторые дополнительные преимущества сетей 5G:
- Конвергенция: Одна и та же физическая сеть может быть использована во многих случаях. Поддержка мобильности: Перемещение держателей заготовок можно контролировать и отслеживать не только на заводе, но и на пути следования между различными производственными площадками.
- Длительное время работы от батареи: Обеспечить 10-летнее время работы для передачи небольших объемов данных с устройств, работающих от батарей, энерго эффективным способом.
- Конфиденциальность: Установка оборудования мобильной связи на заводе будет экономически выгодной. Это предотвратит риск вывоза производственных параметров или других данных с территории завода изготовителя.
- Охрана: SIM-карты (или аналогичные решения) обеспечивают безопасный способ управления устройствами и ограничивают доступ к сети.
- Экономия за счет эффекта масштаба: Большая экосистема 5G позволит увеличить объем радиомодемов, что приведет к удешевлению оборудования, что было бы невозможно, если бы каждое производственное решение использовалось отдельно специализированным оборудованием.
В основной сети некоторые из необходимых ключевых технологий уже сегодня доступны, некоторые будут разрабатываться шаг за шагом.
Одним из них является нарезка сети, которая позволяет резервировать ресурсы на каждый случай использования и обеспечивает требуемое заданное качество обслуживания. Другой это распределенное облако или пограничное облако, которое позволяет приблизить определенные функции к конечному пользователю с помощью виртуализации сетевых функций. В производственной среде это может означать даже развертывание не только базовых станций или удаленных радиостанций на заводе, но и основных сетевых функций. Это было бы нецелесообразно при наличии специализированных и высокопроизводительных мобильных узлов, но новейшие технологии виртуализации могут снизить затраты.
