Само определние указывет, что умное производство имеет ряд весьма уникальных возможностей, связанных с работой различных интеллектуальных механизмов управления, контроля и мониторинга. Умная фабрика, или смарт-фабрика, — это сложная связанная сеть исполнительных механизмов, автономных машин, систем связи и вычислительных мощностей, использующая такие современные технологии, как искусственный интеллект (ИИ) и машинное обучение, для анализа данных, управления автоматизированными процессами и самообучения. Смарт-фабрики и умное производство — это часть технологической трансформации, которую называют “Индустрией 4.0”, или четвертой промышленной революцией. Каждая из предыдущих трех промышленных революций произошла в результате появления инновационной технологии, полностью изменившей наш подход к работе и производству: паровой двигатель, конвейерная линия, информационные технологии.
Четвертая революция вызвана цифровой трансформацией и интеллектуальной автоматизацией.
Умные производства для быстро меняющегося мира
В последние несколько лет руководители компаний все лучше понимают, что цифровая трансформация цепочек поставок и производственных операций является приоритетной задачей, так как это единственный способ сохранить конкурентоспособность и устойчивость в 2020-х годах. Пандемия обнажила слабые стороны глобальной цепочки поставок и отраслевые проблемы. Статья в журнале Forbes повторно признала этот факт: «COVID-19 показал всему миру то, что давно известно промышленным предприятиям. Традиционные цепочки поставок и производственные экосистемы не работают; нам необходимо перейти на более адаптируемые, гибкие решения на базе цифровых технологий».
Ожидания потребителей активно продвигают вперед развитие технологий умных производств и фабрик будущего. Все слышали об эффекте Amazon: покупатели ожидают доставки уже на следующий день после заказа, и этот запрос только растет. По данным 2019 года, опубликованным в журнале Entrepreneur, «к счастью или к сожалению, но экономика США и мировая экономика сейчас столкнулись с эффектом Amazon. […] Сфера электронной коммерции находится под постоянно растущим давлением со стороны потребителей, которые требуют, чтобы скорость доставки соответствовала скорости и эффективности доставки Amazon, и кажется, что это новая норма». Описанная тенденция стала одним из основных факторов, увеличивших спрос на технологии умных производств, поскольку устаревшие системы не могут поддерживать логистические и складские мощности, необходимые для удовлетворения этого запроса.
Производители и руководители цепочек поставок стремятся свести к минимуму зависимость от зарубежных партнеров и неизбежно сталкиваются с дополнительными рисками и сбоями в работе. Решения для смарт-фабрики, такие как производство по запросу и виртуальные запасы, помогают компаниям избежать зависимости от иностранных поставщиков и производителей. Однако, как отмечено в статье Harvard Business Review 2020 года, вернуть производство в США — это очень сложная задача. «Производители обратились к узким специалистам и субподрядчикам в одной области — но даже им приходится полагаться на многих других. Мировая потребность в определенных природных ресурсах, таких как железная руда или литий, сейчас полностью удовлетворяется за счет конкретных регионов — и на рынке труда ситуация аналогичная». Развитие отечественного производства, безусловно, снизит затраты и риски, связанные с цепочкой поставок, но оно не всегда способно устранить потребность в зарубежных партнерах или сократить общее количество звеньев в цепочке. Поэтому технологии цифровой фабрики, способные оптимизировать эффективность и прозрачность, важны как никогда.
Как работает смарт-фабрика?
Мы часто говорим об автоматизированных процессах так, как будто они появились только вместе с умными производствами, однако автоматизация и робототехника используются на заводах и фабриках на протяжении десятилетий. Многие традиционные заводы давно используют в своих операциях автоматизированную технику, например сканеры штрихкодов, камеры и цифровое производственное оборудование. Однако эти устройства не связаны между собой. Люди, активы и системы управления данными на многих традиционных производственных площадках изолированы друг от друга, из-за чего необходимо постоянно координировать и интегрировать их работу вручную.
Умные цифровые производства, или, как их еще называют, смарт-фабрики, функционируют за счет интеграции машин, людей и больших данных в рамках единой цифровой экосистемы. Смарт-фабрика не только курирует и анализирует данные, но и накапливает опыт и обучается. Она способна интерпретировать наборы данных, извлекать из них ценные сведения, прогнозировать тенденции и события, рекомендовать и внедрять умные потоки производственных операций и автоматизированные процессы. Смарт-фабрика постоянно корректирует и оптимизирует свою работу. Она может научиться (и научить людей) работать более продуктивно и безопасно, обеспечивая устойчивость.
Структура смарт-фабрики и умного производства
Три ключевые процедуры, составляющие фундамент смарт-фабрики
- Сбор данных. Искусственный интеллект и современные технологии для баз данных позволяют курировать и собирать разрозненные наборы полезных данных внутри компании, на протяжении цепочки поставок и по всему миру. Промышленный Интернет вещей (IIoT) позволяет подключенным к нему машинам вносить данные в систему с помощью датчиков и шлюзов. Через множество других порталов данных системы на базе ИИ могут компилировать наборы данных о производительности, рыночных тенденциях, логистике или о любых других потенциально важных аспектах.
- Анализ данных. Машинное обучение и интеллектуальные бизнес-системы используют расширенную аналитику и современные решения для управления данными, чтобы извлечь осмысленные выводы из собранных разрозненных данных. Датчики IIoT способны предупреждать о необходимости ремонта или обслуживания оборудования. Рыночные и операционные данные можно скомпилировать для обнаружения возможностей и рисков. Со временем, после изучения эффективности, потоки операций можно оптимизировать и проводить автоматическую корректировку. Фактически, наборы данных, доступные для сравнения и анализа, можно бесконечно комбинировать для цифровой оптимизации фабрики и прогнозирования цепочки поставок.
- Интеллектуальная автоматизация производства. После сбора и анализа данных создаются потоки операций, а оборудование и устройства в системе получают инструкции. Эти устройства могут находиться как в стенах завода, так и на другом конце света, в отдаленном логистическом или производственном звене цепочки поставок. Умные потоки операций и процессы постоянно отслеживаются и оптимизируются. Допустим, в новостях сообщили о скачке спроса на определенный продукт. Можно проинструктировать потоки операций 3D-принтера о повышении приоритета производства данного продукта. Если задерживается отгрузка сырья, для избежания сбоев можно использовать резервные запасы.
Преимущества смарт-фабрики
Многие компании используют для управления цепочками поставок операции и системы, которые за десятилетия практически не изменились. Но в связи с новыми ожиданиями потребителей и высокой экономической неопределенностью менеджерам по поставкам нужны решения, которые могут быстро предложить измеримые и значительные преимущества. По данным журнала Forbes, в 2017 году только 43% производителей запустили проекты по созданию умных производств. К 2019 году их число выросло до 68%. Компании, инвестирующие в цифровую трансформацию и решения для смарт-фабрики, получают значительные бизнес-преимущества, в том следующие:
- Производительность и эффективность. На протяжении всей своей истории управление производством предполагало в первую очередь реагирование: компания замечала событие или тенденцию, которые уже произошли, и пыталась по факту скорректировать курс бизнеса. Технологии смарт-фабрики снижают потребность в методах реагирования и делают управление цепочкой поставок более устойчивым и гибким. Прогнозная аналитика и анализ больших данных позволяют выявлять и внедрять оптимизированные процессы. Своевременное управление запасами, точное прогнозирование спроса и ускорение вывода продуктов на рынок — лишь несколько повышающих эффективность преимуществ, которые предлагает умное производство. Благодаря цифровой аналитике люди, работающие на умных производственных площадках, тоже могут оптимизировать свои действия, повышая общую продуктивность операций. В своем исследовании 2019 года компания Deloitte упомянула, что «компании, инвестировавшие в проекты по внедрению смарт-фабрики, сообщают, что рост в таких областях, как производство, использование производственных мощностей и производительность труда, составил до 12%. С высокой вероятностью чистая производительность труда к 2030 году у смарт-фабрик будет на 30% выше, чем на традиционных заводах».
- Устойчивое развитие и безопасность. Потребители все чаще готовы потратить немного больше на продукты, о которых известно, что они производятся или закупаются с соблюдением принципов социальной и экологической ответственности. Современные технологии смарт-фабрики значительно упростили выявление и реализацию возможностей, позволяющих сделать производство более экологичным, безопасным и социально ответственным. Руководители умных производств могут использовать цифровые инструменты, такие как блокчейн и датчики RFID, для гарантированного подтверждения происхождения и контроля качества всех материалов и продуктов, поступающих из самых отдаленных звеньев цепочки поставок. Так, Международная ассоциация автоматизации утверждает, что использование роботов и автоматизированных устройств может устранить три из пяти главных причин травм на рабочем месте.
- Качество продукции и клиентский опыт. Многие знакомы с игрой в испорченный телефон. Раньше для многих производителей она была реальностью: точная передача директив поставщикам и производителям на нижний уровень цепочки поставок составляла проблему. Облачные технологии и полная прозрачность умного производства позволяют получать аналитические данные и рекомендации в реальном времени на всех уровнях производственного процесса. Возможность быстро адаптировать процессы и реагировать на новые тенденции позволяет производить продукты, полностью соответствующие ожиданиям клиентов. Расширенный анализ системных данных помогает быстро выявлять как недостатки, так и области для улучшения. В итоге конкурентоспособность компании растет, как и количество хороших отзывов на продукты, а затраты на возвраты и отзывы сокращаются.
Технологии смарт-фабрики
Технологии смарт-фабрик отличаются высокой гибкостью. По мере развития инициатив в области цифровой трансформации для компании открываются практически бесконечные возможности масштабирования, изменения и адаптации.
- Облачные сетевые технологии. Общедоступное, частное или гибридное облако — это канал, по которому идут все данные и информация для смарт-фабрики. Масштабное развертывание облачных технологий в компании гарантирует, что данные каждой области бизнеса будут поступать в реальном времени, а все подключенные активы и системы в цепочке поставок остаются прозрачными.
- Искусственный интеллект. Операционные системы с интеграцией ИИ являются настолько быстрыми, мощными и гибкими, что могут не только собирать и анализировать разрозненные наборы данных, но и предоставлять аналитику и адаптивные рекомендации в реальном времени. Автоматизированные процессы и интеллектуальные системы на смарт-фабрике постоянно получают новую информацию и оптимизируются благодаря искусственному интеллекту.
- Машинное обучение. Именно технологии машинного обучения поддерживают одно из основных преимуществ смарт-фабрики — возможность диагностического технического обслуживания. Благодаря мониторингу и анализу производственных процессов, предупреждения отправляются еще до возникновения сбоя системы. В зависимости от ситуации дальше происходит либо автоматизированный ремонт, либо может быть рекомендовано вмешательство человека.
- Большие данные. Большие наборы достоверных данных позволяют использовать прогнозную и расширенную аналитику на смарт-фабрике. Компании давно поняли стратегическую ценность больших данных, но до недавнего времени часто не хватало систем для их эффективного использования. Цифровая трансформация в цепочках поставок и на умных производствах открыла потенциал для оптимизации и внедрения инноваций на базе аналитики больших данных.
- Промышленный Интернет вещей (IIoT). Когда подключенные устройства и машины на смарт-фабрике получают уникальные идентификаторы и возможность отправлять и получать цифровые данные, они становятся частью сети IIoT. Современная техника зачастую имеет цифровые порталы, но даже аналоговое оборудование, которому десятки лет, можно оснастить шлюзовыми устройствами IIoT. Данные текут в двух направлениях: с устройства — данные сообщают о его состоянии и функционировании; на устройство — данные непосредственно управляют устройством, автоматизируя его действия и рабочие процессы.
- Цифровые двойники. Цифровой двойник — это точная виртуальная копия машины или системы. Наличие двойников позволяет искать инновационные и креативные подходы к работе с минимальным операционным риском. Цифровой двойник можно запустить на пределе возможностей, можно виртуально изменить его конфигурацию или протестировать на совместимость с существующей системой — все это не создаст рисков и не навредит физическим ресурсам.
- Аддитивная печать. Аддитивная печать, или 3D-печать, позволяет смарт-фабрике использовать интеллектуальную автоматизацию для производства по запросу. Это крайне полезно, особенно если в работе цепочки поставок возник неожиданный сбой или спрос на продукцию резко вырос. И даже в повседневной деятельности виртуальные запасы способны значительно снизить риски и отходы, позволяя осуществлять производство точно в срок.
- Виртуальная реальность (VR) и дополненная реальность (AR). В 2019 году журнал Assembly Magazine описал ряд VR-приложений для носимых устройств на умных производствах как «возможность сопоставлять условия среды, уровни запасов, состояние процесса, данные об ошибках сборки и утилизации, а также показатели пропускной способности в зависимости от контекста (с учетом того, куда вы смотрите или что ищете)». Иммерсивный сенсорный опыт дополняет естественные ощущения пользователей актуальными данными в контексте любого места или момента, которые можно собрать в реальном времени. В итоге люди могут знать по-настоящему все о состоянии производства.
- Блокчейн. К счастью, решения для обеспечения безопасности не отстают от технологий смарт-фабрики. Блокчейн в цепочке поставок можно применять в самых разных аспектах — от создания смарт-контрактов с поставщиками до отслеживания происхождения товаров и грузов в цепочке поставок. На умных производствах блокчейн особенно полезен в управлении доступом к подключенным активам и машинам в масштабе всего бизнеса — он защищает безопасность системы и гарантирует точность записей, хранящихся на этих устройствах.
- Современные базы данных. Базы данных in-memory и современные ERP-системы — это «мозг» концепции «Индустрии 4.0» и всех решений для смарт-фабрик и цепочек поставок. Дисковые базы данных старого образца достигли предела своих возможностей, когда речь идет о поддержке сложных инструментов управления данными и аналитики, которые необходимы для управления смарт-фабриками и современными цепочками поставок.
Процесс трансформации производства в смарт-фабрику
2020 год вызвал колоссальные сбои и повысил операционные риски в компаниях по всему миру. До пандемии COVID-19, в 2019 году, компания Deloitte провела опрос более 600 руководителей из производственного сектора. Он показал, что 86% считают, что в ближайшие пять лет «реализация проектов смарт-фабрики станет главным фактором конкурентоспособности производства». В наши дни цифровая трансформация и модернизация цепочки поставок уже перешли из разряда долгосрочных целей в категорию неотложных задач для компаний, которые стремятся оставаться инновационными и конкурентоспособными.
Точка старта создания умного производства, или смарт-фабрики, зависит от того, на каком этапе вы находитесь сейчас и какие процессы наиболее важны для вашего бизнеса. Первым шагом на этом пути должен стать аудит и анализ существующих процессов, активов и бизнес-систем. Прежде чем приступить к автоматизации потоков операций и производственных процессов, необходимо оценить их текущее состояние.
На начальной стадии цифровой трансформации важно помнить, что в основе процессов смарт-фабрики лежат возможности расширенного анализа данных и управления ими. Современная база данных и надежная система ERP — это мозг умного производства. Они поддерживают расширенные функциональные возможности системы. Основным фактором успеха любого проекта смарт-фабрики станет возможность существующих бизнес-систем управлять большими данными и интегрировать такие технологии, как ИИ, машинное обучение и расширенная аналитика.
Преимущество трансформации производства в смарт-фабрику заключается в том, что ее необязательно осуществлять одномоментно. Кроме того, она не требует ни полной, ни частичной остановки текущих бизнес-операций. Каждый проект компании, направленный на модернизацию и оптимизацию цифровых систем, становится еще одним шагом на пути к умному производству. Кроме того, основная задача технологий смарт-фабрики состоит в сборе и анализе данных. Это означает, что влияние и окупаемость инвестиций в новые цифровые технологии можно измерить и оценить начиная с момента установки.
Смарт-фабрики в действии
- Узнайте, как компании Absen удалось повысить производительность, разработав более прозрачные интеллектуальные производственные процессы.
- Узнайте как компания Arpa Industriale по производству материалов для отделки помещений построила умную фабрику, улучшила производственные показатели и уменьшила потребления энергии, воды и газа.
- Выясните, каким образом автоматизация и подключенные технологии помогли компании WAGO разработать взаимосвязанную архитектуру, поддерживающую оборудование любого поколения.
Как вилим, “Умные фабрики” — это сложная среда использования беспроводной связи с постоянно расширяющимся кругом задач, которая побуждает к непрерывному развитию технологий Wi-Fi. Благодаря этому развитию стандарт WI-Fi по-прежнему актуален даже на самых передовых предприятиях. Изначально, когда Wi-Fi впервые интегрировался в производство, перед ним стояла простая задача — связать между собой два устройства. Сегодня ситуация совершенно иная. Можно провести такую аналогию: десять лет назад «умная фабрика» напоминала пустынную площадь, сейчас же она больше похожа на оживленный рынок. Место проведения то же самое, однако наполнение радикально изменилось.
Беспроводные технологии продолжают развиваться, и стандарт Wi-Fi не является исключением. Стремительная цифровизация предприятий и новые варианты использования повышают спрос на Wi-Fi, с помощью которого, по оценкам, передается 45% глобального IP-трафика и 60–80% беспроводного трафика.
Как развивались технологии Wi-Fi
Прошло уже много времени с тех пор, когда максимальная скорость Wi-Fi составляла 54 Мбит/с. В 2009 году был представлен Wi-Fi 4, или IEEE 802.11n. Технология получила широкую известность благодаря высокой пропускной способности после задействования дополнительного диапазона 5 ГГц (IEEE 802.11a) и более высоких скоростей передачи данных в обоих диапазонах. Ускорению внедрения точек доступа Wi-Fi 4 способствовала их обратная совместимость с устройствами, использующими устаревшие версии технологии.
В 2013 году был анонсирован Wi-Fi 5, или IEEE 802.11ac. Это поколение достигло скорости 6,8 Гбит/с, причем работа была ограничена диапазоном 5 ГГц.
С выходом Wi-Fi 6 эффективность стандарта еще больше улучшилась, стала возможной беспроблемная обработка большего объема трафика от большего числа клиентов (рис. 1), поэтому его также называют «высокопроизводительная беспроводная сеть» (High Efficiency Wireless, HEW).
Рис. 1. Wi-Fi 6 может охватывать большее количество клиентов на более высокой скорости, чем Wi-Fi 4 или Wi-Fi 5
Wi-Fi 6 удовлетворяет современным требованиям к высокой пропускной способности, обеспечивая работу на больших расстояниях, низкую задержку, минимальное энергопотребление, совместное использование и быструю передачу данных (около 10 Гбит/с).
С каждым поколением стандарта Wi-Fi его рабочие параметры улучшались, поэтому технология находила применение во все более сложных и требовательных системах. Рост спроса на выполнение тех или иных задач с помощью беспроводной связи стимулирует дальнейшее развитие Wi-Fi, в том числе для промышленного использования.
Первостепенное значение для сетей в условиях работы на производстве имеет высокая доступность — ведь простои приводят к потере доходов. Для обеспечения высокой доступности требуется повышение устойчивости к помехам, что актуально для переполненного радиочастотными сигналами эфирного пространства, а также высокая пропускная способность для сокращения времени передачи и освобождения полосы пропускания после обмена каждым пакетом данных. Еще одно требование — масштабируемость, или возможность подключения дополнительных клиентов к сети без добавления точек доступа. Для систем автоматизации производственных процессов, особенно на сложных производственных линиях, необходимо более быстрое время отклика.
Другая немаловажная функция — бесшовный роуминг — ускоренное переключение беспроводных клиентов между точками доступа. К сетям подключается все больше движущихся устройств — от роботов до интеллектуальных электроинструментов, поэтому важно избежать длительных попыток повторного подключения, когда устройство попадает в зону действия новой точки доступа.
Наконец, для упрощения эксплуатации и снижения связанных затрат необходимы простой монтаж оборудования, его настройка и техническое обслуживание.
Пять преимуществ Wi-Fi 6
Если после выхода Wi-Fi 4 говорили, что он обеспечивает «высокую пропускную способность», а про Wi-Fi 5 «очень высокую пропускную способность», то при анонсе Wi-Fi 6 в 2018 году акцент был смещен в сторону «высокой эффективности». Действительно, увеличение скорости работы с 6,8 до 9,6 Гбит/с не выглядит столь впечатляющим, как скачок в предыдущем релизе стандарта (табл.). Для Wi-Fi 6 характерно более качественное использование доступного сетевого канала, что позволяет взаимодействовать с большим количеством клиентов без снижения производительности сети. Этого удалось добиться благодаря следующим технологическим нововведениям:
- Многопользовательский множественный доступ с ортогональным разделением частот (Multi-user orthogonal frequency division multiple access, MU-OFDMA) — технология, используемая для разделения доступной полосы пропускания на отдельные ресурсные единицы различного размера, что добавляет гибкости при одновременном обслуживании нескольких клиентов. MU-OFDMA увеличивает количество клиентов, которых может обслуживать фиксированное количество точек доступа, в 4 раза.
- Система многопользовательского множественного ввода/вывода (Multi-user multiple input multiple output, MU-MIMO) позволяет точкам доступа направлять уникальные потоки данных нескольким клиентам одновременно, как по восходящей, так и по нисходящей линиям связи.
- Модуляция 1024-QAM позволяет каждому символу (единица передачи данных) умещать 10 битов вместо восьми. Это означает прирост к скорости до 25% по сравнению с модуляцией 256-QAM у стандарта Wi-Fi 5.
- Система BSS Coloring для идентификации каналов «по цвету» и обеспечения отсутствия помех.
- Механизм TWT — пробуждение устройств по таймеру только тогда, когда требуется собрать данные. Помогает сохранить заряд батареи и повысить автономность питания.
Стандарт IEEE | Wi-Fi | Скорость передачи данных | Частота, ГГц | Полоса пропускания, МГц | Год окончания разработки |
802.11a | – | 54 Мбит/с | 5 | 20 | 1999 |
802.11b | – | 11 Мбит/с | 2,4 | 20 | 1999 |
802.11g | – | 54 Мбит/с | 2,4 | 20 | 2003 |
802.11n | Wi-Fi 4 | 270 Мбит/с | 2,4/5 | 20/40 | 2009 |
802.11ac | Wi-Fi 5 | 7 Гбит/с | 5 | 20/40/80/160 | 2013 |
802.11ax | Wi-Fi 6 | 10 Гбит/с | 2,4/5/6 | 20/40/80/160 | 2019 |
802.11be | Wi-Fi 7 | 40 Гбит/с | 2,4/5/6 | 20/40/80/160/320 | 2023 |
Кроме увеличения числа клиентов, эти технологии увеличивают пропускную способность и выполняют другие функции. MIMO, например, вместо того чтобы разделять полосу пропускания для обслуживания нескольких устройств, может объединить несколько потоков для одного клиента. MU-OFDMA также помогает избежать перегруженности сети (распространенная проблема в плотных сетях), что способствует получению данных с минимальной задержкой. Благодаря функции TWT точка доступа может управлять устройствами и переводить их в режим с низким энергопотреблением с заранее запланированным временем пробуждения. Это особенно полезно при работе с беспроводными датчиками, отправляющими собранную информацию короткими сессиями по расписанию, в итоге время автономной работы значительно увеличивается.
Wi-Fi 6E с работой на частоте 6 ГГц
Для обхода главного ограничения Wi-Fi — доступной частоты регулирующими органами было выдано разрешение на использование нижней полосы частоты 6 ГГц без обязательного лицензирования. Новый стандарт получил название Wi-Fi 6E, и с его помощью удалось открыть большое число неперекрывающихся каналов, обеспечив более стабильное и надежное беспроводное соединение. По оценкам, ширина диапазона у Wi-Fi 6E может быть больше в 2 раза, нежели ранее доступная на диапазонах 2,4 и 5 ГГц. Поскольку новый стандарт все еще не столь распространен, работа с Wi-Fi 6E характеризуется с уменьшенным количеством помех (по состоянию на февраль 2023 года стандарт Wi-Fi 6E не доступен в России. Частота 6 ГГц у нас используется для работы средств фиксированной радиосвязи и радиорелейных линий связи. Госкомиссия по радиочастотам в РФ на заседании 23 декабря 2022 года приняла решение выделить диапазон 5,9–6,4 ГГц для стандарта связи Wi-Fi 6E в закрытых помещениях, однако точные сроки реализации до сих пор не известны. — Прим. пер.).
5 систем, в которых помогает Wi-Fi 6E
Wi-Fi стал основой «умных фабрик» и часто дополняется технологией Bluetooth, а также проприетарными технологиями сотовой связи. Вот в каких технических системах сегодня незаменим Wi-Fi 6 (рис. 2):
- Промышленные сенсорные сети. Датчики с беспроводным подключением получили широкое распространение на производстве. Они используются в различных целях, например для мониторинга степени вибрации или измерения температуры. Часто датчики работают на энергосберегающих протоколах связи, таких как Bluetooth LE или IEEE 801.15.4. Низкое энергопотребление Wi-Fi 6 обеспечивается за счет того, что устройства переходят в спящий режим на длительное время с помощью функции TWT. Снижение энергопотребления датчиков повышает их автономность по питанию, упрощая техническое обслуживание. В то же время отключение устройств снижает насыщенность эфирного пространства.
- Управление транспортерами. Улучшенное время отклика и качество обслуживания, предоставляемого OFDMA, делает Wi-Fi 6 многообещающей технологией беспроводной связи для использования в системах управления транспортерами.
- Человеко-машинный интерфейс (HMI). Точки доступа Wi-Fi 6 способны взаимодействовать с большим количеством устройств, что в сочетании с низким временем задержки делает Wi-Fi 6 перспективной технологией для простого создания HMI на базе обычных планшетов или устройств дополненной реальности.
- Дополненная реальность (AR). Естественным витком развития HMI, применяющих стандартные графические пользовательские интерфейсы, стала технология дополненной реальности. Вне зависимости от имеющегося устройства — планшета либо специальных очков AR — позволяет визуализировать любую информацию: документацию, чертежи, промышленные мнемосхемы. AR позволяет инженерам схематично оценивать работу промышленных машин и выявлять возникшие проблемы, не прерывая производственный процесс.
- Ячеистые сети. Существует множество вариантов использования технологии ячеистых сетей в промышленности, например для централизованного управления интеллектуальным освещением на объекте или сбора данных с датчиков с последующей обработкой в облачном сервисе. Несмотря на то что Bluetooth по-прежнему остается предпочтительной беспроводной технологией для передачи данных в таких процессах, Wi-Fi лучше адаптирован для окончательного этапа передачи от шлюза к облаку. Еще предстоит выяснить, удастся ли благодаря низкому энергопотреблению Wi-Fi 6 проложить путь к более широкому внедрению ячеистых сетей с помощью Wi-Fi в промышленности.
Рис. 2. Системы, от которых зависит «умная фабрика»
Другие варианты промышленного использования Wi-Fi 6
Несмотря на то что Wi-Fi 6 превосходит Wi-Fi 4 практически по всем показателям, существует большое количество оборудования, которое отлично работает на базе более старой версии беспроводной связи. В этом случае выгода для предприятия извлекается из более низкой стоимости Wi-Fi 4 и упрощенной разработки.
Работы по повышению производительности технологии Wi-Fi не прекращаются, ориентировочно после 2024 года ожидается выпуск Wi-Fi 7. По данным организаций IEEE и Wi-Fi Alliance, которые руководят разработкой данного стандарта, в Wi-Fi 7 будет уделено большое внимание качеству передачи видео, включая детерминированную задержку, высокую надежность и качество обслуживания (QoS). В новом поколении Wi-Fi пропускная способность будет в 3 раза выше (30 Гбит/с) благодаря расширенным каналам (до 320 МГц) и более высоким порядкам модуляции QAM.
Инновации в области Wi-Fi
Поскольку «умных фабрик» становится все больше, остается зависимость промышленных технологий от стандартов беспроводной связи, основанных на Wi-Fi, Bluetooth, 4G LTE, 5G и других протоколах. Такие функции Wi-Fi 6, как более высокая скорость передачи данных, меньшие задержки, меньшее энергопотребление, увеличенная пропускная способность сети и расширенный радиус охвата, потенциально могут увеличить технологические возможности на «умных фабриках».
Автор: Пелле Свенссон (Pelle Svensson)
Источник: https://controleng.ru/, https://www.sap.com/