我們的制造業(yè)正在進(jìn)入自動(dòng)化不再僅僅依賴(lài)于可編程邏輯控制器的階段，而是由更復(fù)雜和更復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)補(bǔ)充，這些系統(tǒng)與傳感器和其他組件的連接性要強(qiáng)得多。工業(yè) 4.0 的出現(xiàn)帶來(lái)了智能自動(dòng)化，它使用從大量分布式物聯(lián)網(wǎng)傳感器節(jié)點(diǎn)捕獲的數(shù)據(jù)以及最新的基于云的服務(wù)。

優(yōu)化制造過(guò)程的各個(gè)方面將有助于提高生產(chǎn)力水平、減少浪費(fèi)并抑制運(yùn)營(yíng)支出。除此之外，預(yù)測(cè)性維護(hù)可以最大限度地延長(zhǎng)正常運(yùn)行時(shí)間并避免計(jì)劃外和代價(jià)高昂的停機(jī)。無(wú)線通信技術(shù)將在這一數(shù)字化轉(zhuǎn)型中發(fā)揮重要作用；但是，選擇使用哪種協(xié)議將取決于應(yīng)用程序的要求。

充分利用數(shù)據(jù)的價(jià)值

打破孤島可以更緊密地整合企業(yè)內(nèi)的運(yùn)營(yíng)元素。訪問(wèn)編譯的數(shù)據(jù)集將有助于資產(chǎn)管理，確保充分利用所有可用資源，并更好地組織后勤活動(dòng)。有可能使制造現(xiàn)場(chǎng)的系統(tǒng)對(duì)這些數(shù)據(jù)產(chǎn)生的潛在問(wèn)題更加敏感。

擁有正確和及時(shí)的信息也將確保那里的勞動(dòng)力的持續(xù)安全。從診斷/分析的角度來(lái)看，這些數(shù)據(jù)將顯示設(shè)施內(nèi)的趨勢(shì)或模式——有些好，有些不好。例如，微小的工藝改變可能有助于提高產(chǎn)量、提高最終產(chǎn)品質(zhì)量或延長(zhǎng)生產(chǎn)設(shè)備的使用壽命。

無(wú)線的好處

通過(guò)無(wú)線連接獲取這些數(shù)據(jù)比采用有線方式更具吸引力。它部署起來(lái)更容易、成本更低，具有更大的實(shí)施靈活性，并且可以根據(jù)需要進(jìn)行擴(kuò)展。根據(jù) ABI Research 的分析，圖 1 詳細(xì)介紹了被納入物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的無(wú)線技術(shù)。未來(lái)幾年，主要技術(shù)將是蜂窩物聯(lián)網(wǎng)、藍(lán)牙和 Wi-Fi。然而，在大約 4-5 年內(nèi)，5G SA 和 uRLLC 將開(kāi)始受到關(guān)注。

圖 1：已部署的 IoT 連接數(shù)量

為推動(dòng)工業(yè) 4.0 制定的標(biāo)準(zhǔn)

Wi-Fi 6 （802.11ax） - 預(yù)計(jì)將取代僅使用 5 GHz 頻段的 802.11ac，Wi-Fi 6 還使用 2.4 GHz。在北美，F(xiàn)CC 也將開(kāi)放 6 GHz 頻段，歐洲也打算效仿。由于 OFDMA 技術(shù)，Wi-Fi 6 可以支持與更多連接節(jié)點(diǎn)的通信，并提供更快的數(shù)據(jù)吞吐量（由于 MU-MIMO）。

藍(lán)牙 5 – 與前幾代相比，藍(lán)牙 5 顯著提高了數(shù)據(jù)速率和傳輸范圍，每比特消耗的功率要少得多。它可以支持某些基于位置的服務(wù)，這在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中可能很有趣——引入了允許確定方向的藍(lán)牙 5.1 規(guī)范。結(jié)果，可以利用到達(dá)角和離開(kāi)角數(shù)據(jù)。

5G——今天的蜂窩物聯(lián)網(wǎng)基于 4G 協(xié)議，例如 NB-IoT 和 LTE-M。5G 新無(wú)線電 （NR） 承諾提供更大的網(wǎng)絡(luò)容量和更高的數(shù)據(jù)速率，并支持超低（低于 1 毫秒）延遲操作。由此產(chǎn)生的工業(yè)自動(dòng)化基礎(chǔ)設(shè)施響應(yīng)能力的改進(jìn)，通常是通過(guò)專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)實(shí)施，將具有巨大的價(jià)值。它將能夠從遠(yuǎn)程位置更好地控制機(jī)器人和自動(dòng)引導(dǎo)車(chē)輛。

隨著 5G 的出現(xiàn)，給定區(qū)域內(nèi)連接節(jié)點(diǎn)的數(shù)量也將有增加的空間，從而減少單個(gè)節(jié)點(diǎn)消耗的功率。盡管如此，NB-IoT 和 LTE-M 仍有一席之地，可以為明天的制造設(shè)施做出貢獻(xiàn)，這些應(yīng)用不需要如此高性能或成本是一個(gè)問(wèn)題。在開(kāi)始實(shí)施智能工廠之前等待 5G 到來(lái)并不是預(yù)測(cè)性維護(hù)和遠(yuǎn)程監(jiān)控用例的可取策略。

今天開(kāi)始你的旅程

利用今天的物聯(lián)網(wǎng)，制造商仍然能夠獲得顯著的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。許多關(guān)鍵用例可以通過(guò)無(wú)線技術(shù)來(lái)解決，這些無(wú)線技術(shù)已經(jīng)可用，并且即將推出超可靠和確定性操作所需的更先進(jìn)的技術(shù)。

部署的無(wú)線硬件必須提供持續(xù)的運(yùn)行壽命（因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)可能位于難以到達(dá)的位置）。因此，可靠性和高效的電池使用都至關(guān)重要。在許多用例中，它們需要支持長(zhǎng)達(dá)十年的運(yùn)行。易于實(shí)施和隨后配置的開(kāi)箱即用解決方案將是最具吸引力的，那些易于與領(lǐng)先云服務(wù)提供商的技術(shù)集成的解決方案也是如此。向后兼容性也很有價(jià)值。

同樣最重要的是來(lái)自惡意第三方的傳輸數(shù)據(jù)的安全性和保護(hù)。還應(yīng)該有充分有效的反克隆機(jī)制。通過(guò)SARA-R5和SARA-R4、LARA、ANNA、NINA和JODY等平臺(tái)，u-blox 提供了廣泛的解決方案組合，以滿足當(dāng)前和未來(lái)的物聯(lián)網(wǎng)需求。

作者：Ludger Boeggering，Pelle Svensson

審核編輯：郭婷