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El camino hacia 5G comienza ahora

Los defensores apoyan la tecnología inalámbrica 4.9G como un trampolín hacia 5G para potenciar las nuevas aplicaciones de la Industria 4.0, desde cobots hasta mantenimiento predictivo con realidad aumentada.

El camino hacia 5G comienza ahora

Por Beth Stackpole

Sin embargo, con la estandarizaci√≥n 5G a√ļn en curso y el despliegue de casos de uso industrial solo en las primeras etapas piloto, los expertos dicen que los fabricantes no deber√≠an quedarse esperando que las tecnolog√≠as 5G y los productos compatibles se unan en un ecosistema a gran escala. Por el contrario, aconsejan a los fabricantes que avancen en el mapeo de nuevas estrategias de comunicaciones inal√°mbricas, casos de uso y planes de implementaci√≥n basados ‚Äč‚Äčen la √ļltima variaci√≥n de la tecnolog√≠a 4.9G / LTE, que afirman que puede ofrecer muchas de estas nuevas aplicaciones industriales mientras proporcionan ruta m√°s directa a la implementaci√≥n completa de 5G.

"Para que 5G sea factible para los fabricantes y otros segmentos de la industria, se esperar√≠an m√°s de cinco a√Īos", dice Stephane Daeuble, jefe de marketing de soluciones empresariales en Nokia, que vende redes inal√°mbricas privadas al sector manufacturero. "La soluci√≥n 4.9G / LTE que existe hoy, cuando se implementa como una red privada, aborda el 85% de lo que se requiere para aplicaciones industriales".

¬ŅPor qu√© inal√°mbrico, por qu√© ahora?

La red industrial tradicional, construida sobre tecnolog√≠as cableadas, equipos heredados y protocolos de red patentados, no est√° bien equipada para aplicaciones IIoT, que requieren redes robustas, adaptables y flexibles. Si bien los fabricantes han estado experimentando con tecnolog√≠as inal√°mbricas como Wi-Fi, Bluetooth y Zigbee durante a√Īos, las implementaciones se han visto obstaculizadas por problemas de confiabilidad y seguridad, as√≠ como por limitaciones relacionadas con el n√ļmero de dispositivos compatibles y el rango de comunicaciones.

"Hemos tenido bastantes oportunidades para reemplazar cables en los √ļltimos 10 a 20 a√Īos, pero el problema era que la tecnolog√≠a existente ten√≠a inconvenientes con la robustez de la transmisi√≥n, el comportamiento en tiempo real o las tasas de datos", se√Īala el Dr. Gunther May, jefe de tecnolog√≠a e innovaci√≥n para la unidad de negocios de automatizaci√≥n y electrificaci√≥n de Bosch Rexroth AG.

En contraste, 5G, con su promesa de altas velocidades de datos (1-20 Gbits), baja latencia (1 ms) y escalabilidad para acomodar sensores y dispositivos de escala masiva, aborda las deficiencias pasadas de confiabilidad y determinismo de la tecnolog√≠a inal√°mbrica para aplicaciones industriales. 5G tambi√©n promete ofrecer comunicaciones de baja latencia, alta confiabilidad y seguridad a un costo menor que las tecnolog√≠as de la competencia, al tiempo que brinda flexibilidad para acomodar la reconfiguraci√≥n de la producci√≥n en f√°brica y los cambios de dise√Īo que est√°n inextricablemente vinculados al advenimiento de la fabricaci√≥n de IIoT e Industria 4.0. "La latencia, el ancho de banda y la confiabilidad de la red de 5G: esas tres superpotencias crean una red troncal digital industrial que te permite atreverte a usar la tecnolog√≠a inal√°mbrica", dice Dauble.

Ese mensaje apenas comienza a resonar entre los fabricantes, seg√ļn una nueva encuesta realizada por Nokia y ABI Research. Si bien la mayor√≠a (86%) de las conexiones globales de f√°brica fueron de l√≠nea fija en 2019, se espera que ese n√ļmero caiga al 40% en 2025 y al 14% en 2030, seg√ļn la investigaci√≥n. De hecho, casi las tres cuartas partes (74%) de los encuestados planean actualizar sus redes de comunicaciones y control en los pr√≥ximos dos a√Īos para avanzar en la transformaci√≥n digital y las aplicaciones de la Industria 4.0. La mayor parte de los encuestados (90%) est√° investigando el uso de 4G / 5G para sus operaciones, y el 84% de los que consideran las tecnolog√≠as desplegar√°n sus propias redes inal√°mbricas privadas como parte de las operaciones de fabricaci√≥n, seg√ļn los resultados de la encuesta.

Los fabricantes buscan inversiones 4G / 5G por una variedad de razones, seg√ļn la investigaci√≥n de Nokia / ABI, incluida la necesidad de digitalizar y mejorar la infraestructura existente (63%), automatizar con rob√≥tica (51%) y lograr nuevos niveles de empleados productividad (42%). La tecnolog√≠a de la informaci√≥n tiene como objetivo actualizar la columna vertebral de las comunicaciones para reducir el tiempo de inactividad y mejorar la eficiencia y la seguridad de las operaciones, mientras que la tecnolog√≠a de las operaciones est√° a bordo debido al deseo de reemplazar la infraestructura obsoleta, mejorar la eficiencia y aumentar la capacidad, seg√ļn la encuesta.

"Estas tendencias han creado una tormenta perfecta para cortar cables y permitir la producción totalmente flexible del futuro en una fábrica", dice Erik Josefsson, jefe global de industrias avanzadas para Ericsson. Josefsson defiende la implementación de 4.9G hoy porque sostiene que proporciona un camino claro hacia la tecnología inalámbrica a prueba de futuro. "Los fabricantes no pueden permitirse el lujo de invertir en grandes infraestructuras y luego quedarse con una capacidad de bajo rendimiento", explica. "Necesitan [tecnología de red] que sea confiable, estable y segura".

El camino hacia 5G comienza ahoraLos robots móviles, los AGV, los dispositivos conectados y los gemelos digitales, respaldados por redes inalámbricas privadas 5G, son la base de las fábricas de próxima generación como el sitio Oulu de Nokia.Imagen cortesía de Nokia.5G en el trabajo

Ericsson cree que la ruta de red de 4.9G a 5G permitir√° cuatro tipos de casos de uso de IIoT. El primero es un caso de uso masivo de Internet de las cosas (IoT) que emplea tecnolog√≠a celular para conectar dispositivos a escala para mantenimiento predictivo y otras aplicaciones. Ericsson, en colaboraci√≥n con China Mobile, est√° probando este caso de uso en su propia f√°brica de Nanjing, donde las redes IoT celulares y los algoritmos de aprendizaje autom√°tico basados ‚Äč‚Äčen la nube monitorean autom√°ticamente aproximadamente 1,000 destornilladores conectados de alta precisi√≥n para un mejor seguimiento del uso de herramientas, lo que ayuda en el mantenimiento predictivo. La f√°brica de Ericsson en Estonia est√° probando un segundo caso de uso, IoT de banda ancha, para aprovechar AR para la resoluci√≥n de problemas simplificada de tableros electr√≥nicos, intercambiando engorrosas instrucciones de trabajo en papel con un entorno visual manos libres que facilita el intercambio de informaci√≥n justo-a-tiempo. Ambos casos de uso son posibles hoy en d√≠a con las tecnolog√≠as 4.9G, afirma Josefsson.

Las versiones posteriores de 5G permitirán la próxima ronda de casos de uso, que implican comunicaciones críticas para permitir que los cobots trabajen codo a codo con los humanos y, potencialmente, la automatización completa de la fábrica. En una serie de proyectos piloto en curso, Ericsson y Audi están probando tales casos de uso, incluida la operación segura de AGV en una red 5G y 5G URLLC, que ofrece baja latencia y garantiza la capacidad de activar paradas de seguridad en un sistema, un hito requerido para apoyar la interacción segura entre humanos y robots que anteriormente solo era posible en una red cableada. Ericsson también está detrás del proyecto 5G Enabled Manufacturing (5GEM), una colaboración con el fabricante de rodamientos SKF y Chalmers University of Technology para usar redes 5G para recopilar y analizar datos en tiempo real para facilitar la personalización del producto y optimizar la producción.

El uso m√°s extendido de AGV en las f√°bricas es otro caso de uso de alto valor habilitado por las redes industriales 5G que pueden ayudar en la personalizaci√≥n del producto, seg√ļn May. Si bien la mayor√≠a de las f√°bricas industriales dependen de cintas transportadoras y l√≠neas de producci√≥n lineales, el creciente apetito de los consumidores por productos m√°s personalizados aumenta la necesidad de una capacidad de fabricaci√≥n m√°s flexible, reforzada por el uso de AGV, que se apoyar√° en la inteligencia basada en la nube para entregar materiales y componentes donde se necesitan.

"En las nuevas áreas de producción, ya no tienes cintas transportadoras lineales", dice May. En cambio, existe la necesidad de islas de producción, en donde los productos de trabajo en progreso sean transportados a diferentes estaciones para completar el siguiente paso en el proceso. "Este producto, con esta opción en particular, se conduce a una determinada estación, mientras que un producto diferente con una opción diferente se conduce a otra", explica. "Esto aumenta la demanda de AGV y, a su vez, realmente aumenta el uso de la tecnología inalámbrica".

La interactividad de máquina a máquina y los sistemas de circuito cerrado que pueden operar dentro de un segmento designado de una red 5G, una capacidad clave que permite asignar rutas de comunicación para aplicaciones específicas, son otros casos de uso principales habilitados por 5G, dice May. "Hay máquinas, como las de impresión, donde ciertas partes del proceso necesitan sincronizarse perfectamente", explica. "Cuando desea evitar el cableado, necesita un buen comportamiento en tiempo real".

El camino hacia 5G comienza ahoraLa fábrica del futuro habilitada para 5G de Ericsson comienza hoy con aplicaciones masivas de IoT y Realidad Aumentada habilitadas para 4.9G.Imagen cortesía de Ericsson.Observando el panorama completo

Existe un gran potencial para 5G en aplicaciones industriales, pero primero deben superarse desaf√≠os importantes. Seg√ļn una encuesta de Ericsson sobre el impacto de 5G en la industria, la seguridad y la privacidad de los datos es una barrera superior para la adopci√≥n, citada por el 79% de los encuestados, seguida de preocupaciones por la falta de est√°ndares (76%) y los desaf√≠os de la implementaci√≥n de extremo a extremo (69%).

Para agravar el problema est√° el hecho de que la actualizaci√≥n no ser√° f√°cil ni econ√≥mica. Los fabricantes tendr√°n que actualizar todo tipo de equipos heredados con nuevos sensores y m√≥dems celulares 5G, adem√°s de asociarse con operadores 5G u obtener licencias de espectro de radio, para construir sus propias redes privadas 5G. Seg√ļn The Wall Street Journal, este √ļltimo parece ser la preferencia de varios grandes fabricantes alemanes, incluidos BMW, Bosch, Volkswagen, BASF y Deutsche Lufthansa; pero es una opci√≥n que a√ļn no est√° disponible para empresas estadounidenses.

También está la cuestión de ir más allá de los pilotos aspiracionales a los casos de uso del mundo real: una progresión complicada por un proceso de estándares de lento movimiento, así como el escenario habitual del huevo o la gallina, en el que las empresas dudan en invertir antes de tener una idea clara de posibles casos de uso.

"Cuando miras hacia atr√°s a 4G, nadie pensaba en transmitir m√ļsica o Netflix en los tel√©fonos celulares hasta que se implement√≥ la tecnolog√≠a y la gente realmente comenz√≥ a usarla", dice Paul McClusky, gerente de mercado vertical para telecomunicaciones / centros de datos en Phoenix Contact. ‚ÄúMucho de lo que la gente habla hoy con 5G es especulaci√≥n. No creo que sepamos cu√°les ser√°n los verdaderos casos de uso hasta que la tecnolog√≠a est√© disponible por un par de a√Īos y la gente empiece a jugar con ella".

Alternativamente, como compa√Ī√≠as como Nokia y Ericsson defienden 4.9G como un trampol√≠n para la implementaci√≥n completa de 5G, aconsejan a los fabricantes que se centren en la ventaja estrat√©gica a largo plazo y que no se vean obstaculizados por un enfoque de retorno de la inversi√≥n a corto plazo. "Los fabricantes que est√°n a la vanguardia ven a 4G y 5G como una ventaja estrat√©gica, no solo en caso de uso que justificar√° la implementaci√≥n de una red", explica Daeuble. "Debe analizar los casos de uso colectivamente y no necesariamente conectar todas las m√°quinas y activos desde el principio".