Por que o 5G é Essencial para a Manufatura Inteligente Moderna

Muitas coisas acontecendo na manufatura agora, como uso de IA, realidade aumentada e virtual, podem ser habilitadas e auxiliadas pelo 5G.

O uso crescente de sensores inteligentes e dispositivos Internet das Coisas (IoT) combinado com análises mais sofisticadas aplicadas aos dados que produzem está impulsionando uma revolução na manufatura. Em muitos casos, a peça que falta é a conectividade.

Cada vez mais, o 5G é visto como o elemento de infraestrutura sem fio para unir essas coisas. Ele oferece a largura de banda, baixa latência e confiabilidade necessárias em ambientes de manufatura adversos. Para entender melhor o papel que o 5G pode desempenhar na manufatura, seus desafios e benefícios, a RTInsights conversou com Ricky Watts, Diretor Sênior de Soluções Industriais da Intel. Aqui está um resumo de nossa conversa.

Por que 5G na Manufatura?

RTInsights: Por que há necessidade de 5G na manufatura?

Watts: Vou dividir esta resposta em duas áreas. Vamos começar com por que há necessidade de wireless na manufatura? E depois passaremos para o 5G.

Por que a necessidade de wireless na manufatura? Muito disso é impulsionado por custo e flexibilidade. Sistemas típicos de controle de manufatura em ambientes de fábrica operam sobre fio e protocolos com fio. Mas fio é caro para instalar. Lembre-se, você está operando esses fios em condições muitas vezes adversas, então eles geralmente são triplamente isolados. Geralmente há redundância em torno desses fios. Essas coisas aumentam os custos.

Temos uma enorme questão de custo dentro das fábricas. Como posso conectar coisas em uma fábrica reduzindo o custo, mas ainda fornecendo confiabilidade? Então, o wireless em si se torna atraente. É aí que começamos. O wireless se torna interessante para fabricantes porque permite conectar coisas possivelmente mais barato. Também potencialmente permite conectar coisas em uma área muito mais ampla. E em áreas de manufatura, em alguns exemplos, temos plantas de manufatura expansivas. Tome a manufatura de petróleo e gás de petroquímicos. As plantas têm pegadas muito grandes. Como cobrir isso com fios quando é difícil e caro? Você pode usar wireless.

Vamos começar aí. Por que há necessidade de wireless na manufatura? Resumindo: custo, flexibilidade, facilidade de implantação e outras coisas muito úteis. E agora, vamos ver o que o 5G faz que outras tecnologias wireless não fazem.

Tecnologias wireless legadas são, em muitos aspectos, construídas em torno do que eu diria é "melhor esforço". Elas têm uma conexão entre um endpoint e um receptor. Essa conexão é feita no que chamaríamos de cenário de melhor esforço. E isso poderia ser Wi-Fi gratuito, por exemplo. Se você está no Wi-Fi em casa, conecta, anda pela casa, meio que funciona, mas não necessariamente funciona o tempo todo. Isso não é muito útil para alguns aspectos da manufatura. O 5G começa a abordar os casos de uso e requisitos para empresas industriais no ambiente de manufatura. Ajuda com coisas como latência, confiabilidade, desempenho e largura de banda. Estes são requisitos fundamentais que existem em uma fábrica e nunca foram realmente tratados antes no domínio wireless.

Se você levasse Wi-Fi ou tecnologias anteriores ao 5G, como 4G, que temos hoje, é mais de "melhor esforço". Wi-Fi ou 4G não são ruins. Eles fazem um trabalho razoável, são úteis em alguns ambientes, e muitas empresas industriais os usam. Mas o 5G diz: "Ok, agora eu tenho um sistema que vai olhar para algumas das coisas específicas que os fabricantes vão exigir, como latência, determinismo e rede sensível ao tempo." O 5G aborda todos os casos de uso que existem dentro do ambiente de manufatura. Eu obtenho os benefícios de protocolos com fio, obtenho essa conectividade confiável, e agora obtenho isso com uma tecnologia wireless disponível para mim chamada 5G.

É por isso que precisamos de 5G na manufatura. O 4G era sobre conectar pessoas e conectar à internet. O 5G foi projetado com o aspecto de conectar coisas, conectar coisas a coisas, e coisas a sistemas de controle.

Recursos e Melhorias Tecnológicas do 5G

RTInsights: Quais recursos e melhorias tecnológicas o 5G oferece aos fabricantes?

Watts: Além das vantagens de custo e flexibilidade que mencionei, há outras coisas a considerar. Temos um novo lançamento do 5G do 3rd Generation Partnership Project (3GPP), a organização da indústria que desenvolve especificações do 5G. O novo lançamento, Release 16, introduz muitos recursos. Por exemplo, oferece comunicações ultra-confiáveis de baixa latência (URLLC). Agora eu obtenho determinismo, sobre a interface aérea, e a conectividade associada a ela. Esse é um recurso muito específico que diz que agora eu poderia rodar um sistema de controle de movimento. Eu poderia rodar análises em tempo real sobre uma câmera, onde estou tirando informações de uma câmera. Vou ser capaz de fazer isso de forma confiável e determinística.

Outro recurso que você obtém com 5G é largura de banda massivamente aumentada. Você está obtendo um cano muito mais largo para transmitir dados. Isso me permite transportar mais informações. Modernização da manufatura e iniciativas como Indústria 4.0 são todas sobre usar os dados que estão na fábrica e processar esses dados gerados na borda. Com 5G, você pode tirar muito mais dados dos sistemas lá fora. Posso instalar câmeras e começar a olhar para processos de forma diferente. Digamos que eu tenha um robô, por exemplo, que está fazendo algum processo de soldagem em um ambiente de manufatura. E eu quero ver, ei, esse processo de soldagem é confiável? Agora posso começar a analisar o que está acontecendo no ponto de solda.

Ter esses dados permite que os fabricantes façam análises mais profundas em seus processos. Por exemplo, com soldagem, há uma faísca. Agora posso começar a analisar a faísca. Posso ver o que está acontecendo na ponta da corrente elétrica. E posso fazer toda essa análise em tempo real. Se necessário, posso ajustar algo no sistema de controle para aquele processo específico para mudá-lo. Então, obtenho controle de qualidade. Tais ações em tempo real só são possíveis graças às capacidades de largura de banda e baixa latência do 5G.

Outra capacidade importante do 5G é que, como no caso do Wi-Fi, um fabricante pode criar uma rede 5G privada on-premises. Existem muitas maneiras de fazer isso agora. Uma rede 5G privada é muito flexível para usuários finais e fabricantes. Posso efetivamente ter uma solução wireless instalada no meu chão de fábrica que conecta tudo naquele ambiente.

A vantagem de uma rede privada é que eu posso controlar os dados. Posso controlar no que a rede está conectando. Posso manter os dados locais. Posso fazer de forma híbrida. Poderia trabalhar com a operadora para me dar uma parte da rede. Eles chamam isso de fatiamento de rede dentro de um ambiente 5G. Posso pegar um pedaço dessa rede e projetá-la totalmente em torno do que precisa ser feito na fábrica. Por que você querer fazer isso? Uma das coisas mais importantes no ambiente de manufatura são Acordos de Nível de Serviço (SLAs). Preciso entender qualquer processo que esteja rodando quaisquer dados. A largura de banda dos dados é garantida? A latência é garantida?

O que o 5G faz com coisas como fatiamento de rede e rede privada é permitir que você tenha muito mais controle. Você não está entregando o controle da conectividade para outra pessoa. Você está mantendo no seu ambiente.

Tais recursos-chave do 5G [alta largura de banda, baixa latência e rede privada] são super vantajosos em relação ao que existia antes. Há muitos outros. Por exemplo, o 5G pode suportar conectividade dispositivo-a-dispositivo. Eu poderia criar uma rede mesh. Eu poderia ter sensores ou câmeras ao redor da minha planta e usar 5G para transmitir dados entre eles. Também posso ter caminhos redundantes, o que me dá mais redundância e mais confiabilidade. Inerentemente, em todo o espectro de capacidades, o 5G permite que os fabricantes tenham muito mais confiança de que, quando usam essa tecnologia em seu ambiente de fábrica, os resultados que vão obter serão muito maiores do que experimentaram anteriormente com quaisquer outras tecnologias wireless.

Desafios de Integrar 5G em Redes Industriais?

RTInsights: Quão difícil (ou fácil) é adicionar 5G em redes industriais?

Watts: Introduzir qualquer tecnologia em redes industriais não é fácil, por boas razões. Um bom amigo meu e um dos meus mentores costumava dizer: "No ambiente de fábrica, se as coisas derem errado, as coisas podem explodir." Então, introduzir qualquer nova tecnologia no ambiente industrial é um desafio. Você tem que ter certeza de que está fazendo isso de forma segura e no nível certo. Você também tem que ter certeza de que está trazendo seu pessoal junto. Alguém tem que rodar o sistema e trabalhar com ele. Eu diria que esta é uma área onde temos muitos desafios a superar. Temos que trabalhar com usuários finais e a comunidade de fornecedores sobre como vamos fazer isso. Isso é uma questão de educação. Você precisa colocar usuários finais, empresas e integradores de sistemas a par dos aspectos de como integrar 5G.

Isso é um trabalho em andamento em toda a indústria. Também precisamos começar a introduzir essa tecnologia em uma área onde faça sentido e onde você possa controlá-la conforme começa a expandir seu uso. Por exemplo, vamos olhar para aquisição de dados de uma câmera ou robô. A resposta óbvia é introduzir a tecnologia 5G quando você está trazendo algumas novas capacidades para a fábrica. Dessa forma, você pode adicionar 5G no ambiente de manufatura de forma muito controlada. Você traz a tecnologia; traz com um novo sistema. Coloca esse sistema para rodar. Usa isso para treinar seu pessoal. Usa para entender a tecnologia muito melhor. E então o que você faria é expandir seu uso. É como conquistar uma cabeça de praia e depois expandir a partir dessa cabeça de praia.

Você estabelece a credibilidade do uso da tecnologia. Ganha conhecimento, e começa a mover isso pelo ambiente industrial. Isso não é uma tarefa fácil, mas é uma tarefa que eu acho que fabricantes e a comunidade de fornecedores estão muito bem equipados para lidar. Da perspectiva da Intel, estamos tentando colocar pacotes de tecnologia em torno do que fazemos para tornar simples de consumir. Otimizamos e garantimos que funcione ponta a ponta. Quando um fabricante recebe a tecnologia, é quase apenas plug-and-play. O dispositivo está em uma ponta, e os sistemas, aplicações e serviços do fabricante estão na outra ponta. A tecnologia 5G que fica no meio quase se torna invisível para o fabricante. E isso cabe a muitos outros fabricantes e a nós trabalhar e trazer perfeitamente essa solução 5G de forma que reduza atrito e alguns desses problemas à medida que a tecnologia é adicionada a uma rede industrial.

Como o 5G Revolucionará a Manufatura?

RTInsights: De que maneiras o 5G ajudará a revolucionar a manufatura?

Watts: Há tantas coisas acontecendo na manufatura agora que podem ser habilitadas e auxiliadas pelo 5G. Temos computação de borda, IA [inteligência artificial], AR [realidade aumentada] e VR [realidade virtual]. Todas essas tecnologias estão aparecendo na manufatura agora. O 5G age como a cola que conecta essas coisas. Você precisa trazer conectividade para todas essas novas capacidades que estamos obtendo no ambiente de manufatura. Seja IA, seja realidade virtual, seja lidando com situações como COVID, por exemplo, onde queremos trabalhadores remotos para entrar e interagir com máquinas que estão trabalhando na fábrica, o 5G fornece a cola.

A outra área onde os fabricantes vão se beneficiar é que as principais empresas de telecom, incluindo Verizon, AT&T, T-Mobile e mais, estão lançando serviços 5G e construindo suas redes 5G. Então, você já tem uma quantidade massiva de infraestrutura sendo instalada, não apenas nos EUA, mas globalmente. Essa tecnologia está crescendo a um ritmo incrível. E está se sobrepondo agora com o domínio industrial.

O que isso faz é permitir que o 5G não apenas prolifere de uma perspectiva tecnológica, mas também permita que o custo diminua porque você está espalhando esse custo por uma grande área. Agora, vou obter uma tecnologia verdadeiramente wireless que me permite pegar dados e usá-los em sistemas de controle em tempo real e sistemas operacionais. E isso nos permite conectar essas coisas na borda da rede.

Dado que o 5G estará disponível de forma ubíqua em grandes áreas, os custos cairão. Na minha mente, você verá manufatura muito mais flexível e um estabelecimento muito mais rápido de seu uso em fábricas funcionando.

O trabalho de fábrica hoje é como áreas monolíticas únicas, ou ambientes, onde uma fábrica cria um widget. Pense nisso se expandindo por uma área muito mais ampla quando o 5G permite mover operações, controle e conectividade em tantas áreas diferentes. Alguém me deu um bom exemplo recentemente. Quando um furacão passa pelo Golfo, um dos grandes desafios é você ter inundações, os sites de manufatura saem do ar. Bem, muito disso é reset na infraestrutura que está lá na fábrica. Usando 5G e baixa latência, você pode mover aquele ambiente de computação para outro lugar e apenas ter conectividade aos dispositivos. Você pode quase ter uma fábrica remota de uma fábrica, e o 5G lhe dará essa infraestrutura e permitirá que você faça isso. Isso revolucionará a manufatura. Eu também acho que veremos um aumento em formas autônomas de trabalhar na fábrica.

Também veremos novos modelos de negócio surgindo e novas formas de manufatura. Por exemplo, um fabricante costumava construir um carro. Era um carro preto, e era um Ford. Você tem um Ford preto, e pronto. Agora, as pessoas querem ir online e personalizar seu pedido: quero um carro azul, com manchas brancas, com esta e aquela opção.

Atender a tais novas demandas dos clientes requer interconexão de uma perspectiva de infraestrutura. Você precisa ter logística, ativos, outros sistemas no ambiente de manufatura todos conectados. O 5G vai ser a cola que conecta tudo isso. Então, para mim, o 5G muda tudo. Vai levar tempo. Vamos ver isso se desenrolar nos próximos cinco ou dez anos. Não é uma transição rápida. Mas uma vez que ganhe ritmo, acho que vai revolucionar quase tudo na manufatura.

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