La tecnologia 5G, per sua struttura e nonostante il nome, non sarà una semplice evoluzione del 4G ma un “game changer” decisivo con 3 impatti importanti sulle architetture di fabbrica e i processi industriali.
La produzione è sotto costante pressione in termini di miglioramento di produttività, efficienza, sicurezza e sostenibilità. Se l’obiettivo ultimo della Fabbrica del futuro è raggiungere il massimo livello di flessibilità, per abilitare produzioni personalizzate fino a lotto singolo con costi pari alla produzione di massa, questo deve essere supportato da un robusto approccio lean, dall’utilizzo consapevole dei dati generati e da una infrastruttura tecnologica abilitante.
In questo senso, la tecnologia 5G costituirà un sostanziale cambio di paradigma nella comunicazione, in grado di rispondere alle esigenze della fabbrica digitale.
1. Connettività su misura: Private Network
Lo spettro di frequenza del 5G, licenziato e non, offrirà alla aziende l’opportunità di creare reti private ottimizzate per specifici casi d’uso e gestite in modo indipendente.
Gli operatori o le autorità di regolamentazione regionali saranno in grado allocare una porzione di spettro licenziato in specifiche aree geografiche, mentre lo spettro non licenziato potrà essere controllato dal proprietario in uno spazio confinato e supportare le richieste di IIoT. Senza interferenze da altre reti, ad esempio, un ambiente privato controllato può garantire la latenza per applicazioni in real time o l’utilizzo di una ampia gamma di bande di frequenza può aggiungere maggiore affidabilità oltre ad ottimizzare scalabilità e costi.
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2. 5G massimizza la flessibilità della fabbrica: bassa latenza e connettività wireless
Per una macchina utensile ad asportazione, chiudere l’anello di controllo in tempo reale significa stare sotto 1 millisecondo.
Esperienze sul campo hanno dimostrato come attraverso il 5G sia possibile raggiungere performance molto vicine al millisecondo.
Poter gestire eventuali correzioni di processo in tempo reale, magari appoggiandosi ad un digital twin, consente per esempio di ridurre i tempi di rilavorazione, intervenendo sulle possibili deviazioni.
Altro caso potrebbe essere il monitoraggio diretto, con sensore collegato wireless alla rete 5G, delle vibrazioni in fresatura.
In un contesto a così bassa latenza è possibile pensare a layout flessibili, modificabili in maniera sostenibile in funzione dei lotti produttivi, grazie a linee di produzione e macchine interconnesse su reti 5G senza necessità di cablaggi.
Il tutto supportato anche dal nuovo standard industriale TSN (Time Sensitive Network) che introdurrà, su base Ethernet, comunicazione deterministica, che consentirà di superare il puzzle di soluzioni a bus di campo, proprietarie o aperte, permettendo un passo importante verso la standardizzazione delle architetture hardware e software fondamentale nell’integrazione di processo.
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3. Intelligenza Distribuita: Edge Computing e Machine to Machine communication
Soluzioni basate sul cloud spesso non sono sempre compatibili anche per applicazioni di Industrial IoT, per tipologia e disponibilità dei dati.
Si rendono quindi necessarie architetture alternative (Edge Computing Architecture) dove i dati sono processati in prossimità dell’applicazione che li genera sia per volume che criticità rispetto al tempo.
Per esempio, in uno scenario di guida autonoma, la frenata deve essere elaborata immediatamente all’identificazione del rischio di impatto. L’invio del segnale per l’elaborazione via cloud sarebbe troppo lento per gestire il rischio.
Il crescente volume di dati che verranno trasmessi e la densità di componenti IoT rendono inadatto il 4G con 2000 device/kmq, dove il 5G può supportare fino a 100.000 device attivi nella stessa unità di spazio.
Come sarà la Fabbrica del futuro
Concludendo, è evidente come la tecnologia 5G sia una delle principale tecnologie abilitanti l’architettura del Fabbrica del futuro dove l’intelligenza sarà distribuita e i dati verranno utilizzati per abilitare scenari, per esempio, di manutenzione sia predittiva o di auto-configurazione di macchine e lay-out di linea.
In generale l’ottimizzazione in tempo reale di risorse e flussi è l’obiettivo ultimo. La versatilità intrinseca della rete 5G facilita l’introduzione di veicoli autonomi come l’uso di terminali mobili per gli operatori per la fruizione in tempo reale di applicazioni basate su intelligenza artificiale, altro game changer di cui avremo modo di scrivere.
