Comment la 5G révolutionne la fabrication : vitesse, fiabilité et connectivité temps réel

Les réseaux 5G privés offrent les débits de données, la fiabilité, la faible latence et plus encore pour une connectivité d'appareils pervasive afin de permettre des applications manufacturières innovantes pilotées par les données.

Pourquoi la 5G dans la fabrication ?

L'Ethernet industriel est la colonne vertébrale de l'infrastructure opérationnelle dans de nombreux environnements de fabrication. Fonctionnant généralement à des débits de données allant jusqu'à 100 mégabits par seconde (Mbps), les réseaux Ethernet industriels implémentent des protocoles pour fournir du déterminisme et du contrôle en temps réel.

Lorsqu'il est trop coûteux ou impossible d'installer des réseaux Ethernet filaires, le Wi-Fi et les technologies sans fil 3G/4G sont souvent la meilleure alternative. Ces cas d'utilisation « difficiles à câbler » incluent les robots mobiles autonomes (AMR), les flottes de camions et les usines industrielles qui ont une grande zone de couverture géographique.

Avec l'Industrie 4.0, l'utilisation des données opérationnelles change fondamentalement en ce sens que la quantité massive de données de capteurs générées par les dispositifs de périphérie sera rassemblée, stockée et traitée avec l'intelligence artificielle (IA) en temps réel sur le site industriel, communément appelé l'Industrial Edge. Les réseaux 5G privés ont le potentiel d'être un facteur clé de ce paradigme de calcul distribué, en particulier avec les dispositifs générant des données vidéo. C'est parce que la 5G offre des débits de données jusqu'à 20 gigabits par seconde (Gbps) et la possibilité d'une sécurité améliorée, de débits de données, de latence, de densité d'appareils, de fiabilité et de déterminisme par rapport à la 4G.

Les technologies sans fil, y compris la 5G, augmentent également l'agilité des fabricants en leur donnant une plus grande flexibilité pour installer rapidement de nouvelles connexions réseau. À mesure que les fabricants voient le besoin de réseaux plus rapides et plus flexibles dans les usines, ils peuvent décider de remplacer certains ou tous leurs réseaux Ethernet industriels hérités par des réseaux 5G à l'avenir.

Cas d'utilisation de la 5G dans les environnements industriels

De nombreux dispositifs distants et mobiles, tels que les caméras, actionneurs, robots, machines, écrans d'affichage et autres systèmes, nécessitent une connectivité rapide et fiable. Dans les déploiements greenfield, la 5G pourrait remplacer les réseaux filaires en supportant des coûts de déploiement inférieurs sur une zone de couverture plus large, et une plus grande mobilité et flexibilité. Voici quelques exemples dans lesquels la 5G peut améliorer les processus opérationnels dans les environnements industriels.

Véhicules à guidage automatisé (AGV) : Itinéraires plus rapides, moins d'embouteillages et de collisions

• Transition des AGV se déplaçant le long de voies pré-définies vers l'IA et les communications M2M aidant à optimiser les chemins et éviter les collisions.

Prélèvement de pièces et produits : Prélèvement de pièces plus efficace et précis dans les entrepôts et centres de fulfillment

• Transition de l'exigence que les pièces soient dans des emplacements et orientations fixes vers la détection de pièces dans diverses positions et emplacements à l'aide de systèmes de vision basés sur l'IA.

Surveillance des travailleurs dans les zones dangereuses : Sécurité améliorée et prévention des crises

• Transition de l'absence de surveillance électronique des zones restreintes ou dangereuses vers des systèmes de vision basés sur l'IA alertant les travailleurs lorsqu'ils s'écartent des protocoles de sécurité ou qu'un danger est imminent.

Réparation d'équipement : Réparation d'équipement plus rapide et moins coûteuse grâce à la collaboration à distance

• Transition de l'assistance à la réparation manquant de support visuel (nécessitant des techniciens spécialisés sur site) vers la réalité augmentée permettant à des spécialistes hors site d'aider des techniciens non-experts.

La 5G est conçue avec la capacité de soutenir la fabrication

• Sécurité intégrée dans la spécification 5G : Réseaux 5G privés
• Streaming ultra-haute définition : Débits de données jusqu'à 20 Gbps
• Contrôle en temps réel : Latence de 1 milliseconde ou moins
• Support de plus de contrôleurs et capteurs : Haute densité grâce à la technologie d'antenne avancée
• Moins de points de défaillance : Redondance de communication appareil-à-appareil
• Plus grand déterminisme et confidentialité des données : Réseau 5G divisé en plusieurs réseaux virtuels

La 5G permettra des mises à niveau techniques vers des cibles de performance strictes qui ne pouvaient auparavant être abordées qu'avec des réseaux câblés.

Les réseaux 5G privés renforcent la sécurité et le déterminisme

Bien que les fabricants puissent utiliser des réseaux 5G publics, beaucoup opteront pour des réseaux 5G privés qui fournissent une connectivité hautement sécurisée et déterministe. Les réseaux 5G privés tirent parti des fréquences 5G de bande moyenne pour offrir des niveaux élevés de capacité et de contrôle opérationnel afin de garantir que les exigences de performance et de latence du réseau sont respectées. Les réseaux 5G privés sont la propriété exclusive des propriétaires, leur donnant un accès réseau exclusif, assurant ainsi une plus grande protection et confidentialité des données.

La 5G et la performance déterministe

Avec la Release 16, la 5G peut fournir la performance réseau nécessaire grâce à deux efforts technologiques clés :

• Réseau sensible au temps (TSN) sur la 5G : Cette technologie fournit une livraison de message garantie dans les temps en utilisant la synchronisation temporelle et la planification du trafic. Les dispositifs peuvent être précisément synchronisés sur le réseau, éliminant le besoin des méthodes de synchronisation basées sur les signaux qui sont courantes aujourd'hui.

• Communication ultra-fiable à faible latence (URLLC) 5G : L'URLLC optimise la livraison des données en fonction de différentes exigences de trafic incluant la faible latence et la haute fiabilité.

La 5G et l'Industrie 4.0

Le parcours vers l'Industrie 4.0 nécessite de se connecter à tous les appareils critiques pour les processus industriels. La 5G peut être la clé pour se connecter aux dispositifs difficiles à câbler, et à l'avenir, pourrait devenir le réseau industriel principal.

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