Questo articolo discuterà:
Un ambiente industriale interconnesso in cui i dati vengono trasferiti in tempo quasi reale richiede una rete di comunicazione affidabile in grado di resistere all'ambiente perturbatore della linea di produzione. Per la prima volta è stata sviluppata una rete wireless con la capacità di fornire una comunicazione wireless affidabile alla linea di produzione. Il 5G e il Wi-Fi deterministico è stato sviluppato appositamente per il settore industriale.
L'interconnettività, il trasferimento dei dati e l'automazione che Industrie 4.0 definisce si basa sul trasferimento di grandi serie di dati da macchina a dispositivo, da macchina a macchina e da macchina al cloud. Mentre le connessioni cablate – e in una certa misura le reti 4G – hanno colmato la lacuna, sono arrivate con specifiche limitazioni.
La creazione di reti cablate non è più un'impresa costosa. Nei piccoli stabilimenti, l'importo speso per la progettazione e l'integrazione dei cablaggi per le singole apparecchiature e per una piattaforma centralizzata è piuttosto conveniente, ma comporta molteplici sfide. Una di queste sfide è la mancanza di mobilità che viene fornita con le reti cablate. Installare nuovi dispositivi o apparecchiature significa far passare nuovi cavi per collegare il nuovo articolo alle strutture esistenti. Negli stabilimenti più grandi, questo aumenta i costi operativi.
Le reti cablate dipendono anche dalla locazione, a causa dell'architettura alla base della loro installazione. Gli stabilimenti in regioni remote avranno difficoltà ad utilizzare le reti cablate o a spendere un'enorme quantità di tempo e denaro per installare i cavi per reindirizzare la rete da un traliccio centralizzato ad una locazione remota. Le sfide che le reti cablate localmente devono affrontare introducono alcuni dei problemi associati alle reti 4G. Il 4G si basa anche sul funzionamento dei tralicci centralizzati. Più una locazione è lontana da un qualsiasi traliccio 4G, meno affidabile è la rete all'interno di quella locazione. Esistono anche reti 4G private, ma il costo relativamente elevato della realizzazione dell'infrastruttura necessaria per una rete privata la rende meno attraente per le piccole e medie imprese.
Un'altra sfida consiste nell'affrontare le interruzioni intrinseche che si verificano nella media degli stabilimenti. Queste perturbazioni si riferiscono alle onde elettromagnetiche prodotte dai processi operativi e dalle apparecchiature dello stabilimento. La costante necessità di comunicazioni in tempo reale all'interno di uno stabilimento abilitato a Industrie 4.0 significa che qualsiasi ritardo nella connettività porterà a tempi di inattività e ad altre inefficienze. Vale anche la pena di notare che la rete 4G è stata sviluppata principalmente per l'uso cellulare, motivo per cui molti stabilimenti si basano ancora oggi su connessioni cablate.
Il Wi-Fi 5G e il Wi-Fi deterministico dovrebbero cambiare tutte le limitazioni di cui sopra. Le reti 5G sono progettate con una prospettiva industriale che può essere vista nella loro architettura. A differenza delle reti cablate e 4G, l'architettura 5G è decentralizzata. Il grande traliccio che trasmette una rete su tutta l’ampiezza della sua locazione è stato sostituito da una scatola portatile e da un metodo estensibile che consente all'utente di trasportare una rete 5G ovunque si trovi uno stabilimento, indipendentemente da quanto sia remota la locazione.
Anche se probabilmente lo sapete, vale la pena ricordare che i giganti della comunicazione come Ericsson credono che le reti 5G saranno 100 volte più veloci e più affidabili sia delle reti cablate che di quelle 4G. Ciò significa che i trasferimenti di dati avverranno a velocità senza precedenti ed è questa importante caratteristica che è fondamentale per comprendere i vantaggi di Industrie 4.0.
Come previsto, il costo è uno dei fattori più importanti che i proprietari degli stabilimenti considerano quando implementano nuove soluzioni tecnologiche all'interno dello stabilimento. L'aspetto più costoso dello sviluppo del 5G risiede nell'acquisto e nella realizzazione dell'infrastruttura necessaria. I proprietari degli stabilimenti dovranno impostare le macro o le piccole scatole cellulari abilitate all'IP per poter sfruttare il 5G. Anche se alcuni tipi di infrastrutture private 4G possono essere utilizzate per supportare le reti 5G, l'infrastruttura di base dovrà essere aggiornata, e questo ha un costo. La necessità di un aggiornamento è dovuta ai limiti di trasferimento dei pacchetti di dati associati all'infrastruttura 4G. Si prevede che il 5G sarà 100 volte più veloce e, per raggiungere questo obiettivo, saranno necessari router e switch ad alta velocità e alcuni roll-out interni in fibra ottica.
La seconda sfida riguarda la configurazione o il posizionamento dell'intelligence di rete all'interno della linea di produzione per ottimizzare la velocità che le reti 5G consentono. I proprietari degli stabilimenti devono sviluppare una road map fattibile che prenda in considerazione i framework edge disponibili, i framework cloud, le piattaforme informatiche on-premise e come queste entità interagiscono tra loro. Una strategia di implementazione ottimale ridurrà anche gli effetti delle interferenze sulle reti 5G da sorgenti che producono onde elettromagnetiche.
La sicurezza delle reti 5G è una considerazione che i proprietari degli stabilimenti devono pianificare a causa dell'aumento e della complessità del panorama delle minacce informatiche che il settore industriale deve attualmente affrontare. Il panorama delle minacce comprende le sfide alla sicurezza che le apparecchiature legacy pongono a causa di limitazioni tecniche come i sistemi con controllori logici programmabili, i terminal remoti, le anomalie causate dalla negligenza dell'operatore o da errori umani, e l'attività dei criminali informatici che cercano di sfruttare le vulnerabilità della rete.
Le violazioni di successo delle reti di stabilimento possono portare a lunghi tempi di inattività, alla perdita di dati sensibili e, in casi estremi, all'arresto dell'intera struttura. Per combattere le sfide della sicurezza, i fornitori 5G svolgono un ruolo importante nello sviluppo di licenze e standard di sicurezza che proteggono le reti 5G.
Il 5G privato e il Wi-Fi deterministico forniscono la migliore opzione in termini di sicurezza perché supporta la capacità dell'utente di integrare protocolli di sicurezza stratificati a vari livelli del processo di produzione. Pertanto, si consiglia di informarsi sulle caratteristiche di sicurezza fornite da un fornitore 5G.
Lo stabilimento smart del futuro è quello che sarà alimentato dal 5G e dal Wi-Fi deterministico. Il 5G offre l'affidabilità, la mobilità e l'accessibilità economica che i proprietari degli stabilimenti richiederanno per implementare con successo i modelli di business Industrie 4.0. Poiché il passaggio al 5G continua ad accelerare, le diverse caratteristiche di sicurezza e le strategie saranno sviluppate anche per affrontare le reali minacce alla sicurezza che si incontrano con le reti di comunicazione.