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L'implementazione di processi smart nelle linee di produzione richiede una connettività affidabile e delle apparecchiature atte a processi decisionali in real-time. Si presume che la rete wireless 5G fornirà una comunicazione wireless affidabile e il computing decentralizzato migliorerà il processo decisionale in tempo reale. L'implementazione di entrambe queste innovative soluzioni tecnologiche offre ai produttori gli strumenti atti alla realizzazione di strategie di trasformazione all'interno dello stabilimento.
La popolarità del 5G nel settore industriale è dovuta alla sua affidabilità, bassa latenza e trasferimenti a larghezza di banda elevata, di cui lo stabilimento ha un disperato bisogno per il raggiungimento dei propri obiettivi di smart factory. Nonostante la sua velocità, il 5G offre una struttura modulare o una facile scalabilità. Ad esempio, aumentare il numero di implementazioni IoT per fornire nuove funzionalità, richiede l'inclusione di dispositivi aggiuntivi ai network già esistenti. Affidarsi alle reti cablate per raggiungere questo obiettivo è un'impresa poco pratica e piuttosto costosa da realizzare, mentre le funzionalità 5G possono essere facilmente ampliate per supportare qualsiasi numero di dispositivi utilizzati.
A differenza del 4G, il cui supporto alla propria rete wireless è basato su un mast centralizzato, i box 5G sono implementati in modo incrementale in qualsiasi luogo per fornire l’appropriato supporto wireless. La natura decentralizzata delle reti 5G introduce l'importanza del decentramento per il miglioramento dei processi produttivi. Quando si tratta di decentralizzazione dei processi dello stabilimento, l'edge computing diviene la guida - la tecnologia cardine - destinata a trasformare i processi manuali tradizionali in operazioni automatizzate smart e in real-time.
L’hardware edge - che include dispositivi IoT, HMI, sensori, ecc. - acquisisce e analizza i dati dello stabilimento al fine di intraprendere azioni specifiche, senza dover fare affidamento su una piattaforma cloud centralizzata. Le aziende utilizzano l’hardware edge in tutti i settori industriali per supportare i modelli di business di Industrie 4.0, come il condition monitoring, il remote monitoring e per implementare strategie di ottimizzazione delle prestazioni degli impianti basate sui dati. Una singola fabbrica può avvalersi di decine di dispositivi edge semplicemente per acquisire i dati, un'altra decina di dispositivi per supportare i sistemi di movimentazione dei materiali ed infine un altro set di dispositivi per tenere traccia dei parametri relativi alla sicurezza dello stabilimento. Come dimostrato da questo esempio, le implementazioni su larga scala di dispositivi edge offrono il decentramento ma richiedono una piattaforma centralizzata per monitorarne le prestazioni. È qui che entrano in gioco le piattaforme cloud o edge.
Qualche volta, vengono implementati dei framework edge decentralizzati per intraprendere azioni specifiche nello stabilimento e trasferire i dati a piattaforme centralizzate. Ad esempio, i dati del condition monitoring sono la base per lo sviluppo di una strategia di manutenzione predittiva; questo comporta che i dati acquisiti dall'hardware edge utilizzato debbano essere conservati Un hardware edge con capacità di archiviazione limitata non può conservare grandi set di dati e deve pertanto utilizzare una rete di trasferimento dati affidabile per inviare le informazioni alla piattaforma centralizzata. Poiché il 5G continua ad essere implementato in tutto il mondo, i produttori dovrebbero sfruttare questi network per supportare le implementazioni edge, costituendo così le basi per le piattaforme decentralizzate 5G.
Le piattaforme edge 5G forniscono la scalabilità, la velocità e l'affidabilità delle reti wireless 5G ai casi d’uso dei dispositivi edge, incluso l'interscambio di dati tra dispositivi edge e piattaforme centralizzate. L'affidabilità e le risorse modulabili fornite dalle piattaforme edge 5G possono consentire alle aziende manifatturiere di esplorare gli use case avanzati di Industrie 4.0, come la remote maintenance o lo sviluppo di nuove applicazioni per promuovere iniziative di trasformazione digitale.
L'affidabilità e la velocità di comunicazione o di trasferimento di dati sono un progetto interessante per l'industria manifatturiera poiché forniscono un supporto in real-time alle applicazioni. La relazione simbiotica del 5G-edge è una potente combinazione in grado di supportare miliardi di implementazioni IoT e modelli di business di Industrie 4.0 in tutti gli stabilimenti.
Prendiamo ad esempio il caso di un produttore che intende implementare un framework di remote monitoring per semplificare la manutenzione e l'operatività al culmine della pandemia. In questo scenario, il 5G edge può essere implementato in due modi diversi per supportare il caso d'uso del produttore. Nel primo caso, l'azienda può sfruttare la propria piattaforma edge 5G insieme ad una piattaforma gemella digitale (digital twin), per monitorare le operazioni da remoto ed intraprendere le azioni necessarie. Il funzionamento di una piattaforma digital twin richiede l'interscambio di dati in tempo reale; l'hardware edge facilita l'acquisizione dei dati dallo stabilimento e la rete 5G consente il trasferimento e ricevimento dei dati in real-time, senza ritardi. Pertanto, un Project Manager può interpretare le anomalie dai dati ricevuti ed intervenire immediatamente.
Nel secondo caso, il produttore può sfruttare la piattaforma edge 5G utilizzata per convalidare, testare e diagnosticare i guasti da remoto. In questo secondo caso, i video in real-time 4K sono trasmessi dalla linea di produzione a dispositivi di realtà aumentata, consentendo a tecnici esperti di esaminare componenti o apparecchiature difettose. Gli elementi hardware edge da utilizzare in questo caso sono dispositivi standard del settore industriale, poiché i normali dispositivi smart o i laptop non sono costruiti per supportare le rigidità dei piani di produzione.
La manutenzione remota è realizzabile solo attraverso l'uso di piattaforme edge 5G, a causa delle difficoltà tecniche associate al trasferimento di video 4K tramite network tradizionali. Le reti cablate non possono supportare lo streaming in tempo reale di video di alta qualità in posizioni remote, e il 4G non è affidabile per l'uso all'interno dello stabilimento. Tuttavia, il 5G risolve entrambi i problemi in quanto garantisce uno streaming a bassa latenza e la sua capacità di rete può essere aumentata per gestire casi d'uso ad alta intensità di dati.
La modularità coinvolta nell'implementazione del 5G è la più grande risorsa per l'industria manifatturiera. In linea generale, la strategia di distribuzione consigliata per l'hardware edge prevede fasi incrementali per gestire use case specifici. Più dispositivi edge vengono aggiunti, più box 5G vengono inclusi nel framework edge 5G distribuito per far fronte ai crescenti requisiti di rete. L'estensione dei requisiti del 5G è più conveniente rispetto all'opzione con reti cablate e più affidabile del 4G.
L'automazione dei flussi di lavoro nell'industria manifatturiera richiede una connettività ultra-affidabile e a bassa latenza. Le aziende interessate ad automatizzare più workflow utilizzando robot automatizzati per l’ispezione, robot mobili e hardware edge, si affideranno ai network 5G per realizzare la smart factory. Esiste anche la possibilità di sviluppare piattaforme edge 5G private, assolvendo così quei requisiti di sicurezza ed esclusività delle grandi imprese manifatturiere.