공정 산업 및 기타 제조 산업은 생산 효율성을 높이기 위해 디지털 기술을 도입하고 있습니다. 핵심 기술로서, 배치 된 곳마다 연결을 제공하는 무선 통신이 점점 더 중요 해지고 있습니다. 동시에 무선 통신은 다양한 응용 프로그램의 요구를 충족시켜야하며, 이는 점점 더 어려워지고 있습니다.
01 5G 통신 기능 개요
3G 및 4G\/LTE 후 "5G"는 5 세대의 모바일 통신 시스템입니다. 이러한 세대의 시스템은 개인 커뮤니케이션 서비스를 위해 더 많이 개발되었지만 5G는 사물 인터넷 (IoT) 네트워크 인프라에도 사용될 수 있으며, 이는 일상 생활, 제조 및 기타 산업의 모든 장치와 객체를 연결합니다.
5G 커뮤니케이션과 실제 응용 프로그램의 세 가지 기능.
● 향상된 모바일 광대역
5G는 이전 세대에서 향상된 광대역 무선 통신의 데이터 처리량을 늘리는 데 중점을두고 있습니다. 스마트 폰 및 기타 모바일 장치 용 광대역 서비스 가이 기능을 활용하는 대표적인 예입니다.
● 매우 신뢰할 수있는 저 지수 통신
5G는 매우 신뢰할 수 있고 낮은 기타 및 실시간 무선 통신을 가능하게하도록 설계되었습니다.
● 대규모 기계 통신
이 기능은 많은 트래픽 단자가 동시에 연결되어 있음을 의미합니다.
02 5G의 전용 스펙트럼
대부분의 기존 무선 통신 기술을 통해이 무인 스펙트럼은 무제한의 사용자가있는 다양한 시나리오에 사용할 수 있습니다. 그러나 동일한 주파수 대역에서 다른 무선 시스템 간의 간섭의 위험이 있습니다.
03 운영 개인 네트워크 (로컬 5G)
기존 모바일 통신 시스템은 일반적으로 모바일 네트워크 운영자가 설립 한 전국 네트워크에서 광범위한 통신 서비스를 제공하도록 설계되었습니다.
04 국제 표준화 5G
일부 국가에서는 회사와 지방 정부가 자체 전용 5G 네트워크를 구축하고 운영 할 것으로 예상됩니다. 라이센스를 얻은 후 지역 운영자는 해당 지역 내에서 이러한 밴드를 독점적으로 사용할 수 있습니다.
5G는 전통적인 이동 통신 산업 및 기타 여러 산업에서 사용될 것으로 예상됩니다. 산업 응용 분야에 대한 새로운 요구 사항을 포함시키는 것은 표준의 성공적인 개발에 중요한 요소입니다. 제조 및 통신 산업의 주요 회사들은 제조업 산업에서 5G 기술의 적용을 적극적으로 참여시키고 탐색하고 있습니다.
05 프로세스 산업의 5 가지 잠재적 응용
제조 부문에서 다양한 필드 응용 프로그램에 대한 통신 요구 사항은 다양하며 앞에서 언급했듯이 5G는 다양한 무선 공장 애플리케이션을 도입 할 수있는 무선 인프라로 사용될 것으로 예상됩니다. 또한 5G의 커뮤니케이션 기능을 가장 잘 활용하는 애플리케이션은 제조의 디지털 원격 운영을 용이하게하기 위해 개발되고 있습니다.
1. 모바일 장치에 대한 현장 운영 지원
모바일 장치는 생산성을 높이기 위해 현장에 배치되고 있으며 현재 네트워크 범위 및 필드 대역폭 제한은 무선 통신을 통한 응용 프로그램 지원을 제한합니다. 5G는 공장의 모든 영역에서 더 빠른 속도와 낮은 대기 시간으로 광대역 무선 통신을 가능하게합니다.
증강 현실 (AR)은 5G 향상된 모바일 광대역의 응용 프로그램 시나리오 중 하나입니다. AR에는 많은 데이터가 필요하지만 대상 장치의 고화질 이미지를 중첩하여 작업자의 태블릿 또는 웨어러블 터미널 장치에 실시간으로 표시하여 직관적 인 솔루션을 제공 할 수 있습니다. 현장 작업자는 중첩 된 작업 절차를 참조하면서 대상 장비를 운영하거나 원격 위치의 기술자와 실시간으로 이미지를 공유하고 특정 권장 사항을 얻을 수 있습니다. 현장 작업의 효율성, 신뢰성 및 안전성을 향상시키는 데 도움이 될뿐만 아니라 실습을 통해 기술을보다 효과적으로 전달할 수 있습니다.
2. 고화질 이미지를 사용한 원격 모니터링
5G는 특히 업 링크 통신 측면에서 이전 세대 4G\/LTE보다 용량이 더 많습니다. 이로 인해 비디오를 실시간으로 4K 이상으로 스트리밍 할 수 있습니다. 공장에서는 원격 모니터링에 무선 카메라를 사용하는 것 중 하나의 잠재적 사용이 있습니다. 이미지의 선명도가 액체 표면의 색상의 미묘한 변화를 구별하거나 파이프의 부식을 구별 할 수있을 정도로 높으면, 시각적 검사는 원격으로 수행 될 수 있습니다. 고해상도 이미지는 AI 분석에 대한 입력으로 사용될 수 있으며, 이는 무단 인간 침입이나 화재와 같은 상황을 자동으로 감지 할 수 있습니다.
3. 클라우드 로봇
노동 인구가 줄어들면서 모바일 로봇은 공장이 안전하고 안정적으로 작동하도록해야합니다. 로봇은 공장 전체에 자율적으로 움직여 근로자를 대신하여 위험한 지역을 순찰합니다. 드론은 고도의 작업을 수행 할 수 있으며, 이는 근로자에게 위험 할 수 있습니다. "클라우드 로봇 공학"은 유망한 기술로 떠오르고 있습니다. 클라우드의 제어 기능은 로봇의 계산 성능에 의해 제한되지 않기 때문에 고급 제어 기능을 배포 할 수 있습니다.
고속 및 고용량 특성을 사용하여 5G는 모바일 로봇이 클라우드의 제어 기능에 실시간으로 무선으로 연결할 수 있도록합니다. 클라우드에서 대규모 컴퓨팅 리소스를 사용하고 많은 양의 센서 데이터를 실시간으로 처리하십시오. 5G가 제공하는 초대성 및 저도 기능을 사용하면 응급 상황, 시간에 민감한 통신에 사용할 수 있으며 로봇과 모바일 프로세스 장비 간의 충돌과 같은 이벤트를 피할 수 있습니다.
4. 무선\/클라우드 제어 시스템
기존 무선 기술은 동시에 높은 신뢰성과 낮은 대기 시간을 달성 할 수 없지만 5G로 달성 할 수 있습니다. 이를 통해 5G는 미션 크리티컬 응용 프로그램에 사용할 수 있습니다. 하나의 가능한 응용 프로그램은 분산 제어 시스템 (DC)의 부분을 무선으로하여 넓은 플랜트 지역에서 통신 케이블을 설치하고 유지 관리하는 비용을 줄입니다. 통신 케이블의 조작없이 모니터링 포인트를 추가하고 수정할 수도 있습니다.
또한 5G가 필드 장치와 클라우드간에 신뢰할 수 있고 신뢰성이 낮은 통신 통신을 보장하면 컨트롤러 및 기타 DCS 기능을 클라우드에서 구성하면서 미션 크리티컬 성능을 유지할 수 있습니다. 외부 클라우드 시스템 외에도 5G는 MEC (Multi-Access Edge Computing)와 함께 사용할 수 있으며, 이는 네트워크에서 저도 컴퓨팅 플랫폼을 구축 할 수 있습니다. MEC 플랫폼에서 제어 애플리케이션이 구현되면 인터넷이나 다른 네트워크의 필요없이 클라우드 제어 서비스를 통해 높은 안정성과 낮은 대기 시간을 최대한 활용할 수 있습니다.
5. 디지털 쌍둥이를위한 연결 센서
디지털 트윈은 사이버 공간에서 실제 공장의 디지털 실현이며 공장 운영의 디지털 혁신의 기초입니다. 응용 프로그램은 정적 디지털 플랜트 설계 정보에만 국한되지 않습니다. 디지털 쌍둥이는 실제 플랜트 조건을 실시간으로 반영하여 시뮬레이션 및 AI 분석을 통해 예측 유지 관리 및 최적화 된 작업을 가능하게합니다.
물리적 및 디지털 쌍둥이 상태를보다 정확하게 동기화하려면 기업은 장비, 파이프 라인 및 기타 자산뿐만 아니라 날씨 및 기타 조건을 정확하게 이해해야합니다. 이를 위해 공장은 많은 센서를 설치해야했습니다. 이 수요를 충족시키기 위해서는 각 센서는 무선, 저렴하며 배터리를 교체하지 않고 수년 동안 작동 할 수 있어야합니다. 5G의 여러 장치를 동시에 연결하는 기능은이 응용 프로그램의 핵심입니다.
공장의 잠재적 인 5G 응용 사례에는 모바일 장치, 원격 모니터링, 클라우드 로봇 공학, 무선\/클라우드 제어 시스템 및 디지털 트윈 최적화를위한 향상된 센서 연결에 대한 지원이 포함됩니다.
06 산업 5G 애플리케이션의 상태 및 과제
공장의 많은 잠재적 신청 사례에도 불구하고 5G는 아직 프로세스 산업에서 널리 구현되지 않았습니다. 산업 5G 응용 프로그램은 여전히 많은 도전에 직면 해 있습니다.
소비자 및 산업 응용 프로그램의 요구를 충족시키기 위해 5G는 여러 기능을 지원해야합니다. 5G 표준은 다른 우선 순위로 단계적으로 개발되고 있습니다. R16 이상의 5G 표준 버전에는 산업 응용 분야에 사용할 수있는 기능이 포함됩니다. 그들은 높은 신뢰성, 저도 통신 및 개인 네트워크를 향상시키고 자동화의 필수 네트워킹 기술인 시간에 민감한 네트워크 (TSN)와의 상호 작용을 지원합니다.
산업 부문의 능력은 R18 이상 (5G 부여) 표준에서 더욱 향상 될 것입니다. 5G는 높은 신뢰성, 낮은 대기 시간 및 다중 포인트 동시 연결과 같은 고급 산업 기능을 제공하지만 이러한 기능을 지원하려면 5G 표준, 준수 제품 및 인프라의 추가 개발이 필요합니다.
개념 증명 테스트 구성은 새로운 알고리즘과 5G를 사용하여 힘든 고급 프로세스 제어 문제를 해결합니다.
07 5G를 사용한 원격 제어 기술 개념 증명
POC는 유망한 단계이지만 산업 5G 솔루션에 대한 명확한 상업적 가치를 개발하려면 추가 테스트가 필요합니다. 가능한 솔루션 중 하나는 공장에 고속 무선 통신 에지 장치를 배치하고 클라우드 기반 자율 AI 기술을 사용하여 장치를 실시간으로 제어하는 것입니다.
08 5 g 및 클라우드 기반 자율 제어 ai
FKDPP 및 클라우드와 5G의 조합이 낮은 대기 시간과 많은 장치를 연결하는 기능을 제공하는 것은 산업 자율 제어를 달성하기위한 핵심 기술이 될 것으로 예상됩니다.
많은 산업들이 디지털 혁신을 가속화하기 위해 5G 무선 통신 기술의 사용을 고려하기 시작했습니다. 높은 신뢰성, 낮은 대기 시간 및 여러 장치를 동시에 연결하는 기능은 산업 응용 분야에서 중요합니다. 더 넓은 범위의 응용 프로그램을 달성하려면 5G 표준을 지속적으로 개선하고보다 성숙한 규정 준수 제품 및 인프라를 제공하며 사용자에게 5G가 가져온 고유 한 장점과 가치를 보여 주어야합니다.