Defendendo o 5G na fabricação

Muitas coisas acontecendo na fabricação no momento, como o uso de IA, realidade aumentada e realidade virtual, podem ser habilitadas e auxiliadas pelo 5G.

O uso crescente de sensores inteligentes e dispositivos da Internet das Coisas (IoT) combinados com análises mais sofisticadas aplicadas aos dados que eles produzem estão impulsionando uma revolução na fabricação. 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 reunir essas coisas. Ele oferece a largura de banda necessária, baixa latência e confiabilidade em ambientes de fabricação difíceis. Para entender melhor o papel que o 5G pode desempenhar na fabricação, seus desafios e benefícios, a RTInsights conversou com RickyWatts, diretor sênior de soluções industriais da Intel. Aqui está um resumo de nossa conversa.

Por que 5G na manufatura?

RTInsights: Por que há uma necessidade de 5G na fabricação?

Watts: Vou dividir esta resposta em algumas áreas. Vamos começar com por que há necessidade de wireless na fabricação? E então vamos migrar para o 5G.

Por que a necessidade de wireless na fabricação? Muito disso é impulsionado por custo e flexibilidade. Os sistemas de controle de fabricação típicos em ambientes de fabricação são protocolos de rede fixa e fixa. Mas a telefonia fixa é cara para operar. Lembre-se de que você está operando esses fios em condições muito adversas com frequência, então eles geralmente são isolados triplamente. Geralmente há redundância em torno desses fios que estão em execução. Essas coisas aumentam os custos.

Temos um enorme problema de custo que existe dentro das fábricas. Como posso conectar as coisas em uma fábrica e reduzir o custo, mas ainda fornecer confiabilidade? Assim, o próprio wireless torna-se atraente. É aí que começamos. Sem fio torna-se interessante para os fabricantes porque permite que eles conectem coisas possivelmente mais baratas. Também potencialmente permite que eles conectem as coisas em uma área muito mais ampla. E nas áreas fabris, em alguns exemplos, temos fábricas expansivas. Veja a fabricação de petróleo e gás de produtos petroquímicos. As plantas têm pegadas muito grandes. Como você cobre isso com fios quando é difícil e caro? Você pode usar sem fio.

Então, vamos começar por aí. Por que há uma necessidade de wireless na fabricação? Tudo se resume a custo, flexibilidade, facilidade de implantação e outras coisas muito úteis. E agora, vamos ver o que o 5G faz que outras tecnologias sem fio não fazem.

As tecnologias sem fio legadas são, em muitos aspectos, construídas em torno do que eu diria ser o melhor esforço. Eles têm uma conexão entre um endpoint e um receptor. Essa conexão é feita no que chamaríamos de algum tipo de cenário de melhor esforço. E isso pode ser Wi-Fi gratuito, por exemplo. Se você está em Wi-Fi em casa, você se conecta, você se move pela casa, meio que funciona, mas não necessariamente funciona o tempo todo. Isso não é muito útil para alguns aspectos da fabricação. O 5G passa a atender os casos de uso e os requisitos das empresas industriais no ambiente fabril. Ele ajuda com coisas como latência, confiabilidade, desempenho e largura de banda. Estes são requisitos fundamentais que existem em fábrica nunca foram realmente tratados antes no domínio sem fio.

Se você levou as tecnologias anteriores do Wi-Fior para o 5G, como o 4G, que temos hoje, é mais um esforço. Wi-Fi ou 4G não é ruim. Eles fazem um trabalho razoável, são úteis em alguns ambientes e muitas empresas industriais os utilizam. Mas o 5G diz:“Ok, agora tenho um sistema que analisará algumas das coisas específicas que os fabricantes exigirão, como latência, determinismo e rede sensível ao tempo”. O 5G aborda todos os casos de uso que existem dentro do ambiente de fabricação. Recebo os benefícios dos protocolos de rede fixa, recebo essa conectividade confiável e agora tenho isso com uma tecnologia sem fio que está disponível para mim, chamada 5G.

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

Recursos 5G e melhorias de tecnologia

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

Watts: Além das vantagens de custo e flexibilidade que mencionei, há algumas outras coisas a serem consideradas. Temos uma nova versão 5G do 3rd Generation PartnershipProject (3GPP), a organização do setor que desenvolve especificações 5G. A nova versão, Release16, apresenta muitos recursos. Por exemplo, oferece comunicações de baixa latência ultra-confiáveis ​​(URLLC). Agora eu recebo determinismo, sobre a interface aérea, e a conectividade que está associada a ele. Esse é um recurso muito específico que diz que agora eu poderia executar um sistema de controle de movimento. Eu poderia executar análises em tempo real sobre uma câmera, onde estou tirando informações de uma câmera. Serei capaz de fazer isso de maneira confiável e determinística.

Outro recurso que você obtém com o 5G é o aumento maciço da largura de banda. Você está obtendo um tubo muito mais amplo para transmitir dados. Isso me permite levar mais informações. A modernização da manufatura e iniciativas como Industrial 4.0 tratam do uso dos dados que estão na fábrica e do processamento desses dados gerados na borda. Com o 5G, você pode retirar muito mais dados dos sistemas existentes. Posso instalar câmeras e começar a ver os processos de forma diferente. Digamos que eu tenha um robô, por exemplo, que está fazendo algum tipo de processo de soldagem em um ambiente de fabricação. E eu quero ver, ei, esse processo de soldagem é confiável? Agora posso começar a analisar a análise do 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 no final da corrente elétrica. E posso fazer toda essa análise em tempo real. Se necessário, posso ajustar algo no sistema de controle para que esse processo específico o altere. Então, eu tenho controle de qualidade. Tais ações em tempo real só são possíveis graças à largura de banda e aos recursos de baixa latência do 5G.

Outra importante capacidade do 5G é que, como no caso do Wi-Fi, um fabricante pode criar uma rede 5G privada no local. Há muitas maneiras que você pode fazer isso agora. Uma rede 5G privada é muito flexível para usuários finais e fabricantes. Eu posso efetivamente ter uma solução sem fio colocada no chão de fábrica que conecta tudo naquele ambiente.

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

O que o 5G faz com coisas como fatiamento de rede e rede privada é que permite que você tenha muito mais controle. Você não está entregando o controle da conectividade para outra pessoa. Você está mantendo-o em seu ambiente.

Esses principais recursos 5G [alta largura de banda, baixa latência e rede privada] são super vantajosos para o que existia antes. Existem muitos outros. Por exemplo, o 5G pode oferecer suporte à conectividade dispositivo a dispositivo. Eu poderia criar uma rede mesh. Eu poderia ter sensores ou câmeras ao redor da minha fábrica 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 recursos, o 5G permite que os fabricantes tenham muito mais confiança quando usam essa tecnologia em seu ambiente de fábrica. Isso garantirá a eles que as saídas que obterão serão muito maiores do que as experimentadas anteriormente com qualquer outra tecnologia sem fio.

Desafios da integração de 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 um bom motivo. Um bom amigo meu e um de meus mentores costumavam dizer:“No ambiente fabril, se as coisas derem errado, as coisas podem explodir e as coisas podem explodir”. Assim, introduzir qualquer nova tecnologia no ambiente industrial é um desafio. Você precisa ter certeza de que está fazendo isso com segurança e no nível certo. Você também precisa ter certeza de que está trazendo seu pessoal junto com ele. Alguém tem que executar o sistema e trabalhar com ele. Eu diria que esta é uma área onde temos muitos desafios a superar. Temos que trabalhar com os usuários finais e a comunidade de fornecedores sobre como vamos fazer isso. Isso é uma coisa de educação. Você precisa atualizar os usuários finais, empresas e integradores de sistemas sobre os aspectos de como integrar o 5G.

Isso é um trabalho em andamento em toda a indústria. Também precisamos começar a introduzir essa tecnologia em uma área em que faça sentido e onde você possa controlá-la à medida que começa a expandir seu uso. Por exemplo, vejamos a aquisição de dados de uma câmera ou de um robô. A resposta óbvia é introduzir a tecnologia 5G quando você estiver trazendo alguns novos recursos para a fábrica. Dessa forma, você pode adicionar o 5G ao ambiente de fabricação de maneira muito controlada. Você traz a tecnologia; você o traz com um novo sistema. Você coloca esse sistema em funcionamento. Você usa isso para treinar seu pessoal. Você o usa para entender muito melhor a tecnologia. E então o que você faria é expandir seu uso. É como pegar uma cabeça de ponte e depois expandir a partir dessa cabeça de ponte.

Você estabelece a credibilidade do uso da tecnologia. Você ganha conhecimento e começa a mover isso pelo ambiente da indústria. Essa não é uma tarefa fácil, mas é uma tarefa que eu acho que os fabricantes e a comunidade de fornecedores estão muito bem equipados para lidar. Do ponto de vista da Intel, estamos tentando colocar pacotes de tecnologia em torno do que fazemos para simplificar o consumo. Nós otimizamos e garantimos que funcione de ponta a ponta. Quando um fabricante recebe a tecnologia, é quase apenas um plugin. O dispositivo está em uma extremidade e os sistemas, aplicativos e serviços de um fabricante estão na outra extremidade. A tecnologia 5G que está no meio quase se torna invisível para o fabricante.

Como o 5G revolucionará a manufatura?

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

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

A outra área em que os fabricantes se beneficiarão é que as principais empresas do setor de telecomunicações, incluindo Verizon, AT&T, T Mobile e outras, estão lançando serviços 5G e construindo suas redes 5G. Então, você já tem uma enorme quantidade de infraestrutura que está sendo instalada, não apenas nos EUA, mas globalmente. Essa tecnologia está crescendo a um ritmo incrível. E está se sobrepondo agora ao domínio industrial.

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

Dado que o 5G estará disponível onipresentemente em grandes áreas, os custos serão reduzidos. Na minha opinião, você verá uma fabricação muito mais flexível e um estabelecimento muito mais rápido de seu uso nas fábricas em funcionamento.

O trabalho da fábrica hoje é como áreas monolíticas únicas, ou ambientes, onde uma fábrica cria um widget. Pense nessa expansão em uma área muito mais ampla quando o 5G permite que você mova 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 inundar, as fábricas saem do ar. Bom, muito disso é redefinido na infraestrutura que está lá na fábrica. Usando 5G e baixa latência, você pode mover esse ambiente de computação para outro lugar e apenas ter conectividade com os dispositivos. Você quase pode ter uma fábrica remota de uma fábrica, e o 5G lhe dará essa infraestrutura e permitirá que você faça isso. Vai revolucionar a fabricação. Também acho que veremos um aumento em formas autônomas de trabalhar na fábrica.

Também veremos novos modelos de negócios sendo lançados e novas formas de fabricação. Por exemplo, um fabricante costumava construir um carro. Era um carro preto, e era um Ford. Você tem um BlackFord, e é isso. Agora, as pessoas querem ficar online e personalizar seu pedido:eu quero um carro azul, com manchas brancas, com essa e aquela opção.

Atender a essas novas demandas dos clientes requer interconexão do ponto de vista da infraestrutura. Você precisa ter logística, ativos, outros sistemas no ambiente de fabricação todos conectados. O 5G será a cola que conectará tudo isso. Então, para mim, o 5G muda tudo. Vai levar tempo. Vamos ver isso acontecer nos próximos cinco ou dez anos. Não é uma transição rápida. Mas uma vez que ganhe ritmo, acho que vai revolucionar quase tudo na fabricação.

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