อุตสาหกรรมกระบวนการและอุตสาหกรรมการผลิตอื่น ๆ กำลังแนะนำเทคโนโลยีดิจิตอลเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตต่อไป ในฐานะที่เป็นเทคโนโลยีหลักการสื่อสารไร้สายที่ให้การเชื่อมต่อทุกที่ที่มีการปรับใช้นั้นมีความสำคัญมากขึ้นเรื่อย ๆ ในขณะเดียวกันการสื่อสารไร้สายจำเป็นต้องตอบสนองความต้องการของแอพพลิเคชั่นที่หลากหลายซึ่งกำลังท้าทายมากขึ้นเรื่อย ๆ
01 ภาพรวมของคุณสมบัติการสื่อสาร 5G
หลังจาก 3G และ 4G\/LTE "5G" เป็นระบบสื่อสารมือถือรุ่นที่ห้า ในขณะที่ระบบเหล่านี้ได้รับการพัฒนามากขึ้นสำหรับบริการการสื่อสารส่วนบุคคล 5G ยังสามารถใช้สำหรับโครงสร้างพื้นฐานเครือข่าย Internet of Things (IoT) ซึ่งจะเชื่อมต่ออุปกรณ์และวัตถุทั้งหมดในชีวิตประจำวันการผลิตและอุตสาหกรรมอื่น ๆ
คุณสมบัติสามประการของการสื่อสาร 5G และแอปพลิเคชั่นที่ใช้งานได้จริง
●บรอดแบนด์มือถือที่ได้รับการปรับปรุง
5G มุ่งเน้นไปที่การเพิ่มปริมาณงานของการสื่อสารไร้สายบรอดแบนด์ซึ่งได้รับการปรับปรุงในรุ่นก่อน ๆ บริการบรอดแบนด์สำหรับสมาร์ทโฟนและอุปกรณ์มือถืออื่น ๆ เป็นตัวอย่างสำคัญของการใช้ประโยชน์จากคุณสมบัตินี้
●การสื่อสารล่าช้าต่ำที่น่าเชื่อถือเป็นพิเศษ
5G ได้รับการออกแบบมาเพื่อเปิดใช้งานการสื่อสารไร้สายที่มีความน่าเชื่อถือสูงและมีความสัมพันธ์แบบเรียลไทม์
●การสื่อสารของเครื่องขนาดใหญ่
คุณลักษณะนี้หมายความว่าขั้วที่มีการจราจรต่ำจำนวนมากเชื่อมต่อพร้อมกัน
02 สเปกตรัมเฉพาะใน 5G
ด้วยเทคโนโลยีการสื่อสารไร้สายที่มีอยู่ส่วนใหญ่สเปกตรัมที่ไม่มีใบอนุญาตนี้สามารถใช้สำหรับสถานการณ์ที่หลากหลายด้วยผู้ใช้จำนวนไม่ จำกัด อย่างไรก็ตามมีความเสี่ยงต่อการรบกวนระหว่างระบบไร้สายที่แตกต่างกันในแถบความถี่เดียวกัน
03 การดำเนินงานเครือข่ายส่วนตัว (ท้องถิ่น 5G)
ระบบการสื่อสารบนมือถือที่มีอยู่มักถูกออกแบบมาเพื่อให้บริการการสื่อสารที่หลากหลายในเครือข่ายทั่วประเทศที่จัดตั้งขึ้นโดยผู้ให้บริการเครือข่ายมือถือ
04 มาตรฐานสากล 5G
ในบางประเทศ บริษัท และรัฐบาลท้องถิ่นคาดว่าจะสร้างและดำเนินงานเครือข่าย 5G โดยเฉพาะของตนเอง หลังจากได้รับใบอนุญาตผู้ให้บริการท้องถิ่นสามารถใช้วงดนตรีเหล่านี้ภายในภูมิภาคของตนได้โดยเฉพาะ
5G คาดว่าจะใช้ในอุตสาหกรรมการสื่อสารมือถือแบบดั้งเดิมและอุตสาหกรรมอื่น ๆ อีกมากมาย การรวมข้อกำหนดใหม่สำหรับการใช้งานอุตสาหกรรมเป็นปัจจัยสำคัญในการพัฒนามาตรฐานที่ประสบความสำเร็จ บริษัท ใหญ่ ๆ จากอุตสาหกรรมการผลิตและการสื่อสารโทรคมนาคมมีส่วนร่วมอย่างแข็งขันและสำรวจการประยุกต์ใช้เทคโนโลยี 5G ในอุตสาหกรรมการผลิต
05 แอพพลิเคชั่นที่มีศักยภาพห้าประการในอุตสาหกรรมกระบวนการ
ในภาคการผลิตข้อกำหนดการสื่อสารสำหรับแอปพลิเคชันภาคสนามที่แตกต่างกันและดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ 5G คาดว่าจะใช้เป็นโครงสร้างพื้นฐานไร้สายที่สามารถแนะนำแอพพลิเคชั่นไร้สายที่หลากหลาย นอกจากนี้แอพพลิเคชั่นเหล่านั้นที่ใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติการสื่อสารของ 5G ได้รับการพัฒนาเพื่ออำนวยความสะดวกในการดำเนินงานระยะไกลดิจิตอลในการผลิต
1. การสนับสนุนการทำงานในสถานที่สำหรับอุปกรณ์มือถือ
อุปกรณ์มือถือกำลังถูกนำไปใช้กับฟิลด์เพื่อเพิ่มผลผลิตและความครอบคลุมเครือข่ายในปัจจุบันและข้อ จำกัด ของแบนด์วิดท์ฟิลด์ จำกัด การสนับสนุนแอปพลิเคชันผ่านการสื่อสารไร้สาย 5G จะเปิดใช้งานการสื่อสารไร้สายบรอดแบนด์ด้วยความเร็วที่สูงขึ้นและเวลาแฝงที่ต่ำกว่าในพื้นที่ใด ๆ ของโรงงาน
Augmented Reality (AR) เป็นหนึ่งในสถานการณ์แอปพลิเคชันของบรอดแบนด์มือถือที่ปรับปรุงแล้ว 5G แม้ว่า AR ต้องการข้อมูลจำนวนมาก แต่สามารถวางภาพความละเอียดสูงบนอุปกรณ์เป้าหมายและแสดงตามเวลาจริงบนแท็บเล็ตของคนงานหรืออุปกรณ์ขั้วที่สวมใส่ได้ซึ่งให้บริการแก้ปัญหาที่ใช้งานง่าย คนงานภาคสนามสามารถใช้งานอุปกรณ์เป้าหมายในขณะที่อ้างอิงขั้นตอนการทำงานที่ซ้อนทับหรือแบ่งปันภาพแบบเรียลไทม์กับช่างเทคนิคในสถานที่ห่างไกลและรับคำแนะนำเฉพาะ ไม่เพียง แต่ช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพความน่าเชื่อถือและความปลอดภัยของการทำงานภาคสนาม แต่ยังสามารถผ่านทักษะได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นผ่านการฝึกฝน
2. การตรวจสอบระยะไกลพร้อมภาพความละเอียดสูง
5G มีความจุมากกว่ารุ่นก่อนหน้าของ 4G\/LTE โดยเฉพาะอย่างยิ่งในแง่ของการสื่อสารอัปลิงค์ สิ่งนี้ทำให้สามารถสตรีมวิดีโอในความละเอียด 4K หรือสูงกว่าแบบเรียลไทม์ ในโรงงานการใช้งานที่มีศักยภาพอย่างหนึ่งคือการใช้กล้องไร้สายสำหรับการตรวจสอบระยะไกล เมื่อความชัดเจนของภาพสูงพอที่จะแยกแยะการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในสีของพื้นผิวของเหลวหรือการกัดกร่อนของท่อการตรวจสอบด้วยภาพสามารถดำเนินการจากระยะไกลได้ ภาพความละเอียดสูงยังสามารถใช้เป็นอินพุตสำหรับการวิเคราะห์ AI ซึ่งสามารถตรวจจับความผิดปกติโดยอัตโนมัติเช่นการบุกรุกของมนุษย์หรือสถานการณ์เช่นไฟ
3. คลาวด์หุ่นยนต์
เมื่อประชากรทำงานหดตัวหุ่นยนต์มือถือคาดว่าจะทำให้แน่ใจว่าโรงงานทำงานได้อย่างปลอดภัยและน่าเชื่อถือ หุ่นยนต์เคลื่อนที่อย่างอิสระไปทั่วโรงงานแทนที่คนงานเพื่อลาดตระเวนพื้นที่อันตราย โดรนสามารถทำงานได้สูงซึ่งอาจเป็นอันตรายสำหรับคนงาน "คลาวด์หุ่นยนต์" เกิดขึ้นเป็นเทคโนโลยีที่มีแนวโน้ม เนื่องจากฟังก์ชั่นการควบคุมในคลาวด์ไม่ได้ถูก จำกัด ด้วยประสิทธิภาพการคำนวณของหุ่นยนต์จึงสามารถปรับใช้ฟังก์ชั่นการควบคุมขั้นสูงได้
การใช้คุณสมบัติความเร็วสูงและความจุสูง 5G ช่วยให้หุ่นยนต์มือถือเชื่อมต่อกับฟังก์ชั่นควบคุมในคลาวด์แบบเรียลไทม์แบบไร้สาย ใช้ทรัพยากรคอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่ในคลาวด์และประมวลผลข้อมูลเซ็นเซอร์จำนวนมากแบบเรียลไทม์ คุณลักษณะที่น่าเชื่อถือและต่ำเป็นพิเศษที่นำเสนอโดย 5G อนุญาตให้ใช้สำหรับการสื่อสารฉุกเฉินการสื่อสารที่ไวต่อเวลาซึ่งสามารถหลีกเลี่ยงเหตุการณ์เช่นการชนระหว่างหุ่นยนต์และอุปกรณ์กระบวนการเคลื่อนที่
4. ระบบควบคุมไร้สาย\/คลาวด์
เทคโนโลยีไร้สายที่มีอยู่ไม่สามารถบรรลุความน่าเชื่อถือสูงและเวลาแฝงต่ำในเวลาเดียวกัน แต่สามารถทำได้ด้วย 5G สิ่งนี้ทำให้ 5G พร้อมใช้งานสำหรับแอพพลิเคชั่นที่มีความสำคัญต่อภารกิจ แอปพลิเคชั่นที่เป็นไปได้อย่างหนึ่งคือส่วนหนึ่งของระบบควบคุมแบบกระจาย (DCS) เพื่อลดค่าใช้จ่ายในการติดตั้งและบำรุงรักษาสายเคเบิลการสื่อสารในพื้นที่โรงงานกว้าง นอกจากนี้ยังสามารถเพิ่มและแก้ไขจุดตรวจสอบได้โดยไม่ต้องจัดการกับสายการสื่อสาร
นอกจากนี้หาก 5G ทำให้มั่นใจได้ว่าการสื่อสารที่น่าเชื่อถือสูงความหน่วงต่ำระหว่างอุปกรณ์ฟิลด์และคลาวด์คอนโทรลเลอร์และฟังก์ชั่น DCs อื่น ๆ สามารถกำหนดค่าได้ในคลาวด์ในขณะที่ยังคงประสิทธิภาพการปฏิบัติภารกิจที่สำคัญ นอกเหนือจากระบบคลาวด์ภายนอกแล้ว 5G ยังสามารถใช้กับ Multi-Access Edge Computing (MEC) ซึ่งจะสร้างแพลตฟอร์มการประมวลผลความหน่วงต่ำในเครือข่าย เมื่อแอปพลิเคชันควบคุมถูกนำไปใช้บนแพลตฟอร์ม MEC สามารถเปิดใช้งานบริการควบคุมคลาวด์เพื่อใช้ประโยชน์จากความน่าเชื่อถือสูงและเวลาแฝงต่ำถึง 5G โดยไม่จำเป็นต้องใช้อินเทอร์เน็ตหรือเครือข่ายอื่น ๆ
5. เซ็นเซอร์ที่เชื่อมต่อสำหรับฝาแฝดดิจิตอล
Digital Twin เป็นระบบดิจิตอลของโรงงานที่เกิดขึ้นจริงในไซเบอร์สเปซและเป็นรากฐานสำหรับการเปลี่ยนแปลงทางดิจิตอลของการดำเนินงานในโรงงาน แอพพลิเคชั่นไม่ จำกัด เฉพาะข้อมูลการออกแบบโรงงานดิจิทัลแบบคงที่ ฝาแฝดดิจิตอลสะท้อนให้เห็นถึงสภาพของโรงงานจริงแบบเรียลไทม์ช่วยให้การบำรุงรักษาทำนายและการดำเนินงานที่ดีที่สุดผ่านการจำลองและการวิเคราะห์ AI
เพื่อซิงโครไนซ์สถานะของฝาแฝดทางกายภาพและดิจิตอลอย่างแม่นยำยิ่งขึ้น บริษัท จะต้องเข้าใจสถานะของอุปกรณ์ท่อและสินทรัพย์อื่น ๆ อย่างแม่นยำรวมถึงสภาพอากาศและเงื่อนไขอื่น ๆ ในการทำเช่นนี้โรงงานต้องติดตั้งเซ็นเซอร์จำนวนมาก เพื่อตอบสนองความต้องการนี้เซ็นเซอร์แต่ละตัวจะต้องไร้สายราคาไม่แพงและสามารถใช้งานได้หลายปีโดยไม่ต้องเปลี่ยนแบตเตอรี่ ความสามารถของ 5G ในการเชื่อมต่ออุปกรณ์หลายเครื่องในเวลาเดียวกันเป็นกุญแจสำคัญในแอปพลิเคชันนี้
กรณีแอปพลิเคชัน 5G ที่มีศักยภาพในโรงงานรวมถึงการรองรับอุปกรณ์มือถือการตรวจสอบระยะไกลหุ่นยนต์คลาวด์ระบบควบคุมไร้สาย\/คลาวด์และการเชื่อมต่อเซ็นเซอร์ที่เพิ่มขึ้นสำหรับการเพิ่มประสิทธิภาพคู่ดิจิตอล
06 สถานะและความท้าทายของแอปพลิเคชันอุตสาหกรรม 5G
แม้จะมีกรณีแอปพลิเคชันที่มีศักยภาพมากมายในโรงงาน 5G ยังไม่ได้ดำเนินการอย่างกว้างขวางในอุตสาหกรรมกระบวนการ แอปพลิเคชั่น 5G อุตสาหกรรมยังคงเผชิญกับความท้าทายมากมาย
เพื่อตอบสนองความต้องการของผู้บริโภคและแอพพลิเคชั่นอุตสาหกรรม 5G ต้องรองรับฟังก์ชั่นที่หลากหลาย มาตรฐาน 5G กำลังได้รับการพัฒนาในลักษณะที่มีลำดับความสำคัญที่แตกต่างกัน R16 และรุ่นใหม่ของมาตรฐาน 5G รวมถึงคุณสมบัติที่สามารถใช้สำหรับการใช้งานอุตสาหกรรม พวกเขาเพิ่มความน่าเชื่อถือสูงการสื่อสารที่มีความถี่ต่ำและเครือข่ายส่วนตัวและยังสนับสนุนการทำงานร่วมกันกับเครือข่ายที่ไวต่อเวลา (TSN) ซึ่งเป็นเทคโนโลยีเครือข่ายที่สำคัญในระบบอัตโนมัติ
ความสามารถของภาคอุตสาหกรรมจะได้รับการปรับปรุงเพิ่มเติมในมาตรฐาน R18 และภายหลัง (5G-Advanced) ในขณะที่ 5G เสนอความสามารถทางอุตสาหกรรมขั้นสูงเช่นความน่าเชื่อถือสูงเวลาแฝงต่ำและการเชื่อมต่อหลายจุดพร้อมกันการพัฒนามาตรฐาน 5G ผลิตภัณฑ์การปฏิบัติตามและโครงสร้างพื้นฐานเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อรองรับความสามารถเหล่านี้
การกำหนดค่าการทดสอบแบบพิสูจน์แนวคิดใช้อัลกอริทึมใหม่และ 5G เพื่อแก้ปัญหาการควบคุมกระบวนการขั้นสูงที่ยากลำบาก
07 หลักฐานแนวคิดของเทคโนโลยีการควบคุมระยะไกลโดยใช้ 5G
ในขณะที่ POC เป็นขั้นตอนที่มีแนวโน้มจำเป็นต้องมีการทดสอบเพิ่มเติมเพื่อพัฒนามูลค่าการค้าที่ชัดเจนสำหรับโซลูชั่น 5G อุตสาหกรรม ทางออกหนึ่งที่เป็นไปได้คือการปรับใช้อุปกรณ์การสื่อสารไร้สายความเร็วสูงในโรงงานและใช้เทคโนโลยี AI อิสระบนคลาวด์เพื่อควบคุมอุปกรณ์แบบเรียลไทม์
08 5 g และการควบคุมอัตโนมัติบนคลาวด์ AI
การรวมกันของ FKDPP และคลาวด์กับ 5G ซึ่งให้เวลาแฝงต่ำและความสามารถในการเชื่อมต่ออุปกรณ์จำนวนมากคาดว่าจะกลายเป็นเทคโนโลยีหลักเพื่อให้ได้การควบคุมแบบอิสระในอุตสาหกรรม
หลายอุตสาหกรรมเริ่มพิจารณาการใช้เทคโนโลยีการสื่อสารไร้สาย 5G เพื่อเร่งการเปลี่ยนแปลงทางดิจิตอล ความน่าเชื่อถือสูงเวลาแฝงต่ำและความสามารถในการเชื่อมต่ออุปกรณ์หลายตัวพร้อมกันเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการใช้งานอุตสาหกรรม เพื่อให้ได้แอพพลิเคชั่นที่หลากหลายมีความจำเป็นต้องปรับปรุงมาตรฐาน 5G อย่างต่อเนื่องให้ผลิตภัณฑ์และโครงสร้างพื้นฐานที่เป็นผู้ใหญ่มากขึ้นและแสดงให้ผู้ใช้เห็นถึงข้อได้เปรียบที่ไม่ซ้ำกันและมูลค่าที่นำโดย 5G