5G: opportunità per l’industria 4.0

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5G: opportunità per l’industria 4.0

Rispetto alle precedenti generazioni di standard per comunicazione wireless su rete cellulare, la rete di quinta generazione potrà rivoluzionare anche il settore industriale, oltre a quello consumer. Vediamo come e perché.

13 Giu 2022

di Siemens

La rete di quinta generazione (5G), ultima arrivata nel campo delle reti wireless cellulari, rappresenta un vero e proprio cambio di paradigma rispetto alle precedenti tecnologie. Lo standard alla base della sua tecnologia, che viene redatto dalla 3GPP (3rd Generation Partnership Project), tiene finalmente conto anche delle esigenze della realtà produttiva industriale nello sviluppo delle sue caratteristiche. Il passaggio definitivo alla tecnologia 5G spingerà la rete a prestazioni importanti e ciò riserverà possibilità interessanti anche per lo sviluppo di applicazioni in ambito industriale, il cui focus non era mai stato al centro nelle evoluzioni precedenti.

5G e mondo industriale

Nei prossimi anni, le aziende manifatturiere saranno sempre più orientate verso tecnologie legate a Industry 4.0, Smart Factory e IIoT, ambiti che richiedono reti con un livello di affidabilità maggiore, bassa latenza e grandi capacità di connessione di dispositivi. La rete 5G mette a disposizione una velocità di trasmissione mai raggiunta in precedenza, consentendo il trasporto di elevate quantità di dati; permette di avere inoltre un alto numero di dispositivi connessi tra loro in un’area relativamente piccola, addirittura 10milioni di dispositivi per km²; e infine garantisce estrema affidabilità e bassa latenza. Questi sono aspetti fondamentali per le reti di automazione, che richiedono capacità di trasmissione dei dati deterministica e real-time e una Quality of Service ben definita. Perciò, l’adozione di questa rete nel settore industriale risulterà sempre più determinante andando ad influenzare il modo in cui le decisioni sono prese, i prodotti realizzati e i plant manutenuti.

Applicazioni 5G nelle smart factory di domani

Associando i punti di forza della rete 5G alla realtà industriale, si evidenziano quali applicazioni possono beneficiare dell’adozione di questa tecnologia, in particolare se si pensa al concetto di fabbrica connessa, in ottica Industria 4.0.

Infatti, quelli che vengono considerati i “pilastri” portanti del 5G sono tre e ciascuno di essi può apportare nuovi tipi di applicazioni. Il primo pilastro è l’Enhanced Mobile BroadBand” (EMBB) che consente di trasportare grandissime capacità di dati con prestazioni eccezionali. Laddove si dispone di queste possibilità è inevitabile pensare al trasporto di immagini ad alta definizione e quindi, oltre alle citate realtà virtuali e aumentata che potranno essere realizzate anche con accesso remoto al plant via web, è possibile pensare anche a scenari applicativi legati all’uso dell’intelligenza artificiale per il riconoscimento di forme e aspetti. Aggiungendo l’aiuto delle nuove tecnologie Edge e Cloud è possibile portare un potere computazionale completamente nuovo nella fabbrica. Il secondo è il “Massive Machine Type Communication” che consentirà di collegare una moltitudine di dispositivi all’interno della stessa infrastruttura garantendo a tutti un’adeguata qualità del servizio. Qui è d’obbligo pensare appunto ad applicazioni di sensoristica e IIoT, la quantità di dati che si verrebbe a creare può creare a sua volta un plusvalore aggiunto che può essere utilizzato per altre applicazioni basate su Big Data. Infine, il terzo pilastro è “l’Ultra Reliable Low Latency Communication” (URLLC) che consentirà di trasportare le applicazioni industriali più critiche e sensibili dal punto di vista di robustezza e velocità. Qui si può pensare soprattutto alla comunicazione “Machine to Machine”, per esempio all’uso di robot collaborativi (“Cobot”) in grado di organizzarsi in maniera autonoma ma esplorando il concetto al massimo delle sue potenzialità, si può arrivare a pensare all’idea di una fabbrica flessibile dove le diverse macchine, slegate dal vincolo fisico del cavo, possono andare incontro alle esigenze della produzione muovendosi e negoziando i loro compiti sul momento.


Soluzioni 5G e nuovi scenari

Già da diverso tempo, Siemens sta testando la tecnologia 5G presso l’Automotive test Center di Norimberga dove vengono studiate le potenzialità dello standard in un ambiente tipicamente di fabbrica con prototipi utilizzati su parti ad altissima mobilità come gli AGV. Qui Siemens ha stabilito come questa tecnologia si può sposare con le altre applicazioni e come può convivere, ad esempio, con altri standard di comunicazione wireless. È già disponibile il primo router industriale basato su tecnologia 5G: lo Scalance MUM856-1. Questo prodotto consente il collegamento di impianti industriali ad una rete pubblica 5G e dà un primo assaggio delle potenzialità di questa tecnologia; tuttavia, gli sviluppi della multinazionale non finiscono qui. Infatti, Siemens crede fortemente che le massime prestazioni annunciate dallo standard siano effettivamente raggiungibili, in fabbrica, grazie all’utilizzo di reti 5G ad uso privato, ovvero senza l’ausilio di un provider pubblico di servizi. Questo tipo di implementazione, ben coadiuvato da una rete cablata all’altezza della situazione, può garantire evidenti vantaggi anche dal punto di vista della manutenzione e della Data privacy. A tale scopo l’azienda ha in programma di portare alla luce un’intera infrastruttura privata a marchio Siemens dotata quindi, oltre che dei router a bordo macchina (la famiglia Scalance MuM sarà disponibile anche su rete privata), di un core 5G realizzato ad hoc e delle radiostazioni (gNodeB) adatte all’uso in area industriale. Tutto ciò sarà però disponibile solo quando si completerà una parte delle specifiche ancora mancanti su 5G e quando sarà messa a disposizione al pubblico la possibilità, come già avvenuto in Germania, di utilizzare le frequenze per uso industriale privato.

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Siemens

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