Pourquoi la 5G est essentielle pour la fabrication intelligente moderne

De nombreuses évolutions actuelles dans la fabrication, telles que l'utilisation de l'IA, de la réalité augmentée et de la réalité virtuelle, peuvent être rendues possibles et facilitées par la 5G.

L'utilisation croissante de capteurs intelligents et d'appareils Internet des objets (IoT) combinée à des analyses plus sophistiquées appliquées aux données qu'ils produisent entraîne une révolution dans la fabrication. Dans de nombreux cas, la pièce manquante est la connectivité.

De plus en plus, la 5G est considérée comme l'élément d'infrastructure sans fil pour rassembler ces éléments. Elle offre la bande passante requise, la faible latence et la fiabilité dans les environnements de fabrication difficiles. Pour mieux comprendre le rôle que la 5G peut jouer dans la fabrication, ses défis et ses avantages, RTInsights s'est entretenu avec Ricky Watts, Directeur principal des solutions industrielles chez Intel. Voici un résumé de notre conversation.

Pourquoi la 5G dans la fabrication ?

RTInsights : Pourquoi y a-t-il un besoin de 5G dans la fabrication ?

Watts : Je vais décomposer cette réponse en deux parties. Commençons par pourquoi il y a un besoin de sans-fil dans la fabrication ? Puis nous passerons à la 5G.

Pourquoi le besoin de sans-fil dans la fabrication ? Une grande partie est motivée par le coût et la flexibilité. Les systèmes de contrôle de fabrication typiques dans les environnements manufacturiers fonctionnent sur filaire et protocoles filaires. Mais le filaire est coûteux à déployer. Gardez à l'esprit que vous faites fonctionner ces fils dans des conditions souvent très difficiles, donc ils sont généralement triplement isolés. Il y a généralement de la redondance autour de ces fils. Ces éléments augmentent les coûts.

Nous avons un énorme problème de coûts à l'intérieur des usines. Comment puis-je connecter les choses dans une usine tout en réduisant les coûts, mais en conservant la fiabilité ? Le sans-fil devient donc attractif. C'est là que nous commençons. Le sans-fil devient intéressant pour les fabricants car il leur permet de connecter les choses potentiellement moins cher. Cela leur permet aussi potentiellement de connecter les choses sur une zone beaucoup plus large. Et dans les zones de fabrication, dans certains exemples, nous avons des usines de fabrication expansives. Prenez la fabrication pétrochimique de pétrole et de gaz. Les usines ont des empreintes très grandes. Comment couvrir cela avec des fils quand c'est difficile et cher ? Vous pouvez utiliser le sans-fil.

Commençons là. Pourquoi y a-t-il un besoin de sans-fil dans la fabrication ? Cela se résume au coût, à la flexibilité, à la facilité de déploiement et à d'autres choses très utiles. Et maintenant, regardons ce que la 5G fait que les autres technologies sans-fil ne font pas.

Les technologies sans-fil héritées sont, à bien des égards, construites autour de ce que je dirais être du « best effort » (meilleur effort). Elles ont une connexion entre un point final et un récepteur. Cette connexion est faite sur ce que nous appellerions un scénario de meilleur effort. Et cela pourrait être du Wi-Fi gratuit, par exemple. Si vous êtes sur le Wi-Fi à la maison, vous vous connectez, vous vous déplacez dans la maison, ça marche à peu près, mais ça ne marche pas nécessairement tout le temps. Ce n'est pas très utile pour certains aspects de la fabrication. La 5G commence à répondre aux cas d'utilisation et aux exigences des entreprises industrielles dans l'environnement de fabrication. Elle aide sur des aspects comme la latence, la fiabilité, la performance et la bande passante. Ce sont des exigences fondamentales qui existent dans une usine et qui n'ont jamais vraiment été traitées auparavant dans le domaine sans-fil.

Si vous preniez le Wi-Fi ou les technologies précédentes à la 5G, comme la 4G que nous avons aujourd'hui, c'est plus du « best effort ». Le Wi-Fi ou la 4G ne sont pas mauvais. Ils font un travail raisonnable, sont utiles dans certains environnements, et de nombreuses entreprises industrielles les utilisent. Mais la 5G dit : « D'accord, maintenant j'ai un système qui va examiner certaines des choses spécifiques que les fabricants vont exiger, telles que la latence, le déterminisme et le réseau sensible au temps. » La 5G répond à tous les cas d'utilisation qui existent dans l'environnement de fabrication. J'obtiens les avantages des protocoles filaires, j'obtiens cette connectivité fiable, et je l'obtiens maintenant avec une technologie sans-fil qui m'est disponible appelée 5G.

C'est pourquoi nous avons besoin de la 5G dans la fabrication. La 4G concernait la connexion des personnes et la connexion à Internet. La 5G a été conçue avec l'aspect de connecter les choses, de connecter les choses aux choses, et les choses aux systèmes de contrôle.

Fonctionnalités et améliorations technologiques de la 5G

RTInsights : Quelles fonctionnalités et améliorations technologiques la 5G offre-t-elle aux fabricants ?

Watts : Au-delà des avantages de coût et de flexibilité mentionnés, il y a d'autres choses à considérer. Nous avons une nouvelle version 5G du 3rd Generation Partnership Project (3GPP), l'organisation industrielle qui développe les spécifications 5G. La nouvelle version, la Release 16, introduit de nombreuses fonctionnalités. Par exemple, elle offre des communications ultra-fiables à faible latence (URLLC). Maintenant, j'obtiens du déterminisme, sur l'interface aérienne, et la connectivité qui y est associée. C'est une fonctionnalité très spécifique qui dit que maintenant je pourrais faire fonctionner un système de contrôle de mouvement. Je pourrais faire de l'analyse en temps réel sur une caméra, où je récupère des informations d'une caméra. Je vais pouvoir le faire de manière fiable et déterministe.

Une autre fonctionnalité que vous obtenez avec la 5G est une bande passante massivement accrue. Vous obtenez un tuyau beaucoup plus large pour transmettre des données. Cela me permet de transporter plus d'informations. La modernisation de la fabrication et des initiatives comme l'Industrie 4.0 consistent toutes à utiliser les données qui sont dans l'usine et à traiter ces données générées à la périphérie. Avec la 5G, vous pouvez récupérer beaucoup plus de données sur les systèmes là-bas. Je peux installer des caméras et commencer à examiner les processus différemment. Disons que j'ai un robot, par exemple, qui fait un processus de soudage dans un environnement de fabrication. Et je veux voir, hey, ce processus de soudage est-il fiable ? Je peux maintenant commencer à analyser ce qui se passe au point de soudure.

Avoir de telles données permet aux fabricants de faire une analyse plus approfondie de leurs processus. Par exemple, avec le soudage, il y a une étincelle. Maintenant, je peux commencer à analyser l'étincelle. Je peux regarder ce qui se passe au niveau du courant électrique. Et je peux faire toute cette analyse en temps réel. Si nécessaire, je peux ajuster quelque chose dans le système de contrôle pour ce processus particulier pour le changer. Donc, j'obtiens du contrôle qualité. De telles actions en temps réel ne sont possibles que grâce aux capacités de bande passante et de faible latence de la 5G.

Une autre capacité importante de la 5G est que, comme c'est le cas avec le Wi-Fi, un fabricant peut créer un réseau 5G privé sur site. Il y a de nombreuses façons de le faire maintenant. Un réseau 5G privé est très flexible pour les utilisateurs finaux et les fabricants. Je peux effectivement avoir une solution sans-fil installée sur mon plancher d'usine qui connecte tout dans cet environnement.

L'avantage d'un réseau privé est que je peux contrôler les données. Je peux contrôler à quoi le réseau se connecte. Je peux garder les données locales. Je peux le faire dans ce qu'ils appellent une mode hybride. Je pourrais travailler avec l'opérateur pour me donner une partie du réseau. Ils appellent cela le « network slicing » (découpage de réseau) dans un environnement 5G. Je peux prendre un morceau de ce réseau et le concevoir entièrement autour de ce qui doit être fait dans l'usine. Pourquoi voudriez-vous faire cela ? L'une des choses les plus importantes dans l'environnement de fabrication est les accords de niveau de service (SLA). J'ai besoin de comprendre tout processus qui fait tourner des données. La bande passante des données est-elle garantie ? La latence est-elle garantie ?

Ce que la 5G fait avec des choses telles que le network slicing et les réseaux privés, c'est qu'elle vous permet d'avoir beaucoup plus de contrôle. Vous ne confiez pas le contrôle de la connectivité à quelqu'un d'autre. Vous le maintenez dans votre environnement.

De telles fonctionnalités clés de la 5G [haute bande passante, faible latence et réseautage privé] sont super avantageuses par rapport à ce qui existait auparavant. Il y en a beaucoup d'autres. Par exemple, la 5G peut prendre en charge la connectivité appareil-à-appareil. Je pourrais créer un réseau maillé. Je pourrais avoir des capteurs ou des caméras autour de mon usine et utiliser la 5G pour transmettre des données entre eux. Je peux aussi avoir des chemins redondants, ce qui me donne plus de redondance et plus de fiabilité. Inhérentement, à travers le spectre des capacités, la 5G permet aux fabricants d'être beaucoup plus confiants que lorsqu'ils utilisent cette technologie dans leur environnement d'usine. Cela va leur assurer que les sorties qu'ils vont obtenir seront bien supérieures à ce qu'ils ont connu auparavant avec toute autre technologie sans-fil.

Défis de l'intégration de la 5G dans les réseaux industriels

RTInsights : Quelle est la difficulté (ou la facilité) d'ajouter la 5G dans les réseaux industriels ?

Watts : Introduire toute technologie dans les réseaux industriels n'est pas facile, pour de bonnes raisons. Un bon ami à moi et l'un de mes mentors disait : « Dans l'environnement d'usine, si les choses tournent mal, les choses peuvent exploser, et les choses peuvent faire boum. » Donc, introduire toute nouvelle technologie dans l'environnement industriel est un défi. Vous devez vous assurer que vous le faites en toute sécurité et au bon niveau. Vous devez aussi vous assurer que vous emmenez vos gens avec vous. Quelqu'un doit faire fonctionner le système et travailler avec. Je dirais que c'est un domaine où nous avons beaucoup de défis à surmonter. Nous devons travailler avec les utilisateurs finaux et la communauté des fournisseurs sur la façon dont nous allons faire cela. C'est une question d'éducation. Vous devez mettre les utilisateurs finaux, les entreprises et les intégrateurs de systèmes à niveau sur les aspects de l'intégration de la 5G.

C'est un travail en cours dans l'industrie. Nous devons aussi commencer à introduire cette technologie dans un domaine où cela a du sens et où vous pouvez la contrôler au fur et à mesure que vous en étendez l'utilisation. Par exemple, regardons l'acquisition de données à partir d'une caméra ou d'un robot. La réponse évidente est d'introduire la technologie 5G lorsque vous apportez de nouvelles capacités dans l'usine. De cette façon, vous pouvez ajouter la 5G dans l'environnement de fabrication de manière très contrôlée. Vous apportez la technologie ; vous l'apportez avec un nouveau système. Vous mettez ce système en marche. Vous l'utilisez pour former vos gens. Vous l'utilisez pour comprendre la technologie bien mieux. Et puis ce que vous feriez, c'est d'en étendre l'utilisation. C'est comme prendre une tête de pont et ensuite étendre à partir de cette tête de pont.

Vous établissez la crédibilité de l'utilisation de la technologie. Vous gagnez en connaissances, et vous commencez à la faire passer dans l'environnement industriel. Ce n'est pas une tâche facile, mais c'est une tâche que je pense que les fabricants et la communauté des fournisseurs sont très bien équipés pour gérer. Du point de vue d'Intel, nous essayons de mettre des packages technologiques autour de ce que nous faisons pour le rendre simple à consommer. Nous l'optimisons et nous assurons qu'il fonctionne de bout en bout. Quand un fabricant reçoit la technologie, c'est presque juste un plug-and-play. Le dispositif est à une extrémité, et les systèmes, applications et services du fabricant sont à l'autre extrémité. La technologie 5G qui se trouve au milieu devient presque invisible pour le fabricant. Et c'est à nous et à de nombreux autres fabricants de travailler et d'apporter cette solution 5G de manière transparente d'une façon qui réduit les frictions et certains de ces problèmes à mesure que la technologie est ajoutée à un réseau industriel.

Comment la 5G va révolutionner la fabrication

RTInsights : De quelles manières la 5G aidera-t-elle à révolutionner la fabrication ?

Watts : Il y a tellement de choses qui se passent dans la fabrication en ce moment qui peuvent être rendues possibles et aidées par la 5G. Nous avons l'edge computing, l'IA [intelligence artificielle], la RA [réalité augmentée] et la RV [réalité virtuelle]. Toutes ces technologies apparaissent dans la fabrication maintenant. La 5G agit comme la colle qui connecte ces choses ensemble. Vous devez apporter la connectivité à toutes ces nouvelles capacités que nous obtenons dans l'environnement de fabrication. Que ce soit l'IA, que ce soit la réalité virtuelle, que ce soit gérer des situations comme le COVID, par exemple, où nous voulons que des travailleurs à distance interviennent et s'interfacent avec des machines qui fonctionnent dans l'usine, la 5G fournit la colle.

L'autre domaine où les fabricants vont bénéficier est que les principales entreprises de l'industrie des télécoms, notamment Verizon, AT&T, T-Mobile et d'autres, déploient des services 5G et construisent leurs réseaux 5G. Donc, vous avez déjà une quantité massive d'infrastructure qui est en train d'être installée, pas seulement aux États-Unis, mais mondialement. Cette technologie se développe à un rythme incroyable. Et elle chevauche maintenant le domaine industriel.

Ce que cela fait, c'est permettre à la 5G non seulement de proliférer d'un point de vue technologique, mais cela permet aussi aux coûts de baisser car vous répartissez ce coût sur une grande zone. Maintenant, je vais obtenir une technologie vraiment sans-fil qui me permet de prendre des données et de les utiliser dans des systèmes de contrôle en temps réel et des systèmes opérationnels. Et cela nous permet de connecter ces choses ensemble à la périphérie du réseau.

Étant donné que la 5G va être ubiquitairement disponible sur de vastes zones, les coûts vont baisser. À mon avis, vous verrez une fabrication beaucoup plus flexible et une mise en place beaucoup plus rapide de son utilisation dans les usines en fonctionnement.

Le travail en usine aujourd'hui ressemble à des zones monolithiques uniques, ou des environnements, où une usine crée un widget. Pensez à cela s'étendant sur une zone beaucoup plus large lorsque la 5G vous permet de déplacer les opérations, le contrôle et la connectivité dans tant de zones différentes. Quelqu'un m'a donné un bel exemple récemment. Quand un ouragan passe par le Golfe, l'un des grands défis est que vous avez des inondations, les sites de fabrication hors tension. Eh bien, beaucoup de cela est réinitialisé dans l'infrastructure qui est là-bas dans l'usine. En utilisant la 5G et la faible latence, vous pouvez déplacer cet environnement de calcul ailleurs et avoir juste la connectivité aux appareils. Vous pouvez presque avoir une usine à distance d'une usine, et la 5G vous donnera cette infrastructure et vous permettra de le faire. Cela va révolutionner la fabrication. Je pense aussi que nous verrons une augmentation vers des façons de travailler autonomes dans l'usine.

Nous verrons aussi de nouveaux modèles d'affaires émerger et de nouvelles façons de fabriquer. Par exemple, un fabricant construisait une voiture. C'était une voiture noire, et c'était une Ford. Vous aviez une Ford noire, et c'est tout. Maintenant, les gens veulent aller en ligne et personnaliser leur commande : je veux une voiture bleue, avec des points blancs, avec cette option et celle-là.

Répondre à de telles nouvelles demandes des clients nécessite une interconnexion d'un point de vue infrastructurel. Vous devez avoir la logistique, les actifs, d'autres systèmes dans l'environnement de fabrication tous connectés. La 5G va être la colle qui connecte tout cela ensemble. Donc, pour moi, la 5G change tout. Cela va prendre du temps. Nous allons voir cela se déployer sur les cinq ou dix prochaines années. Ce n'est pas une transition rapide. Mais une fois qu'elle prend de l'élan, je pense qu'elle va révolutionner à peu près tout dans la fabrication.

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