我們的制造業(yè)正在進(jìn)入自動化不再僅僅依賴于可編程邏輯控制器的階段,而是由更復(fù)雜和更復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)補(bǔ)充,這些系統(tǒng)與傳感器和其他組件的連接性要強(qiáng)得多。工業(yè) 4.0 的出現(xiàn)帶來了智能自動化,它使用從大量分布式物聯(lián)網(wǎng)傳感器節(jié)點捕獲的數(shù)據(jù)以及最新的基于云的服務(wù)。
優(yōu)化制造過程的各個方面將有助于提高生產(chǎn)力水平、減少浪費并抑制運營支出。除此之外,預(yù)測性維護(hù)可以最大限度地延長正常運行時間并避免計劃外和代價高昂的停機(jī)。無線通信技術(shù)將在這一數(shù)字化轉(zhuǎn)型中發(fā)揮重要作用;但是,選擇使用哪種協(xié)議將取決于應(yīng)用程序的要求。
充分利用數(shù)據(jù)的價值
打破孤島可以更緊密地整合企業(yè)內(nèi)的運營元素。訪問編譯的數(shù)據(jù)集將有助于資產(chǎn)管理,確保充分利用所有可用資源,并更好地組織后勤活動。有可能使制造現(xiàn)場的系統(tǒng)對這些數(shù)據(jù)產(chǎn)生的潛在問題更加敏感。
擁有正確和及時的信息也將確保那里的勞動力的持續(xù)安全。從診斷/分析的角度來看,這些數(shù)據(jù)將顯示設(shè)施內(nèi)的趨勢或模式——有些好,有些不好。例如,微小的工藝改變可能有助于提高產(chǎn)量、提高最終產(chǎn)品質(zhì)量或延長生產(chǎn)設(shè)備的使用壽命。
無線的好處
通過無線連接獲取這些數(shù)據(jù)比采用有線方式更具吸引力。它部署起來更容易、成本更低,具有更大的實施靈活性,并且可以根據(jù)需要進(jìn)行擴(kuò)展。根據(jù) ABI Research 的分析,圖 1 詳細(xì)介紹了被納入物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點的無線技術(shù)。未來幾年,主要技術(shù)將是蜂窩物聯(lián)網(wǎng)、藍(lán)牙和 Wi-Fi。然而,在大約 4-5 年內(nèi),5G SA 和 uRLLC 將開始受到關(guān)注。
圖 1:已部署的 IoT 連接數(shù)量
為推動工業(yè) 4.0 制定的標(biāo)準(zhǔn)
Wi-Fi 6 (802.11ax) - 預(yù)計將取代僅使用 5 GHz 頻段的 802.11ac,Wi-Fi 6 還使用 2.4 GHz。在北美,F(xiàn)CC 也將開放 6 GHz 頻段,歐洲也打算效仿。由于 OFDMA 技術(shù),Wi-Fi 6 可以支持與更多連接節(jié)點的通信,并提供更快的數(shù)據(jù)吞吐量(由于 MU-MIMO)。
藍(lán)牙 5 – 與前幾代相比,藍(lán)牙 5 顯著提高了數(shù)據(jù)速率和傳輸范圍,每比特消耗的功率要少得多。它可以支持某些基于位置的服務(wù),這在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中可能很有趣——引入了允許確定方向的藍(lán)牙 5.1 規(guī)范。結(jié)果,可以利用到達(dá)角和離開角數(shù)據(jù)。
5G——今天的蜂窩物聯(lián)網(wǎng)基于 4G 協(xié)議,例如 NB-IoT 和 LTE-M。5G 新無線電 (NR) 承諾提供更大的網(wǎng)絡(luò)容量和更高的數(shù)據(jù)速率,并支持超低(低于 1 毫秒)延遲操作。由此產(chǎn)生的工業(yè)自動化基礎(chǔ)設(shè)施響應(yīng)能力的改進(jìn),通常是通過專用網(wǎng)絡(luò)實施,將具有巨大的價值。它將能夠從遠(yuǎn)程位置更好地控制機(jī)器人和自動引導(dǎo)車輛。
隨著 5G 的出現(xiàn),給定區(qū)域內(nèi)連接節(jié)點的數(shù)量也將有增加的空間,從而減少單個節(jié)點消耗的功率。盡管如此,NB-IoT 和 LTE-M 仍有一席之地,可以為明天的制造設(shè)施做出貢獻(xiàn),這些應(yīng)用不需要如此高性能或成本是一個問題。在開始實施智能工廠之前等待 5G 到來并不是預(yù)測性維護(hù)和遠(yuǎn)程監(jiān)控用例的可取策略。
今天開始你的旅程
利用今天的物聯(lián)網(wǎng),制造商仍然能夠獲得顯著的競爭優(yōu)勢。許多關(guān)鍵用例可以通過無線技術(shù)來解決,這些無線技術(shù)已經(jīng)可用,并且即將推出超可靠和確定性操作所需的更先進(jìn)的技術(shù)。
部署的無線硬件必須提供持續(xù)的運行壽命(因為物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點可能位于難以到達(dá)的位置)。因此,可靠性和高效的電池使用都至關(guān)重要。在許多用例中,它們需要支持長達(dá)十年的運行。易于實施和隨后配置的開箱即用解決方案將是最具吸引力的,那些易于與領(lǐng)先云服務(wù)提供商的技術(shù)集成的解決方案也是如此。向后兼容性也很有價值。
同樣最重要的是來自惡意第三方的傳輸數(shù)據(jù)的安全性和保護(hù)。還應(yīng)該有充分有效的反克隆機(jī)制。通過SARA-R5和SARA-R4、LARA、ANNA、NINA和JODY等平臺,u-blox 提供了廣泛的解決方案組合,以滿足當(dāng)前和未來的物聯(lián)網(wǎng)需求。
作者:Ludger Boeggering,Pelle Svensson
審核編輯:郭婷
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