25/01/2021
Door Ad Spijkers
Voor 'Ultra Reliable and Low Latency Communication' (URLLC) ontwikkelt het 3rd Generation Partnership Project een nieuwe norm voor toekomstige 5G-producten.
Complexe productieprocessen in uiterst flexibele en in netwerken opgenomen productiesystemen vereisen dat alle processen en gedistribueerde systemen hun gegevens betrouwbaar en met slechts korte vertragingstijden kunnen uitwisselen. Draadloze communicatie biedt hier mogelijkheden.
3GPP is een wereldwijd samenwerkingsverband voor de standaardisatie van mobiele radiotechnologieën. Het Fraunhofer-Institut für Produktionswirtschaft (IPT) in Aken en de Zweedse leverancier van mobiele communicatie Ericsson testen de geplande URLLC-functies aan de hand van een reëel productiescenario voor botsingscontrole in werktuigmachines.
Snel detecteren
Het beheersen van fabricageprocessen, zoals het frezen van complexe onderdelen, betekent vooral dat afwijkingen in de beweging van het gereedschap snel worden gedetecteerd en dat daarop binnen enkele milliseconden wordt gereageerd. Met in de machine geïntegreerde sensortechnologie kunnen procesgegevens worden verzameld. 5G-communicatie kan ervoor zorgen dat de data snel en betrouwbaar draadloos worden verzonden. De bewerkingsmachine kan daardoor reageren op veranderingen in het proces voordat het onderdeel beschadigd is.
Bij de botsingsdetectietoepassing die nu wordt getest, detecteert een sensor de botsing van het bewerkingsgereedschap met het onderdeel zo snel dat de machine op elk moment tijdig kan worden gestopt. Op die manier kan schade aan bijvoorbeeld de machinespindel betrouwbaar en zonder menselijk ingrijpen worden voorkomen.
Hogere datasnelheden
Om in de testopstelling te voldoen aan de vereiste URLLC-specificaties wordt een nieuw modulair testsysteem van Ericsson gebruikt. Dit werkt in het millimetergolflengtegebied (mmWave), een nieuw 5G-spectrum met frequenties tussen 24 GHz en 28 GHZ. Er zijn al stationaire 5G-systemen van het 3,7 GHz tot 3,8 GHZ in gebruik, maar het millimetergolflengtebereik is nieuw en tot dusver nauwelijks in productie getest.
Het grotere spectrale bereik maakt nog hogere datasnelheden en lagere latenties mogelijk dan eerdere systemen, zodat nu bijzonder tijdkritische toepassingen zoals botsingsdetectie kunnen worden geïmplementeerd. Botsingsbewaking in de bewerkingsmachine dient als blauwdruk voor andere tijd- en gegevenskritische toepassingen
Met het nieuwe testsysteem kunnen gebruikers processen bewaken en controleren die vroeger door hun complexiteit technisch bijna onmogelijk te beheersen waren. Door hen in staat te stellen de enorme hoeveelheden gegevens die tijdens het freesproces worden gegenereerd in korte tijd vast te leggen en te verwerken en terug te koppelen naar de bewerkingsmachine, opent 5G volledig nieuwe toepassingsgebieden.
5G-Industry Campus
Op de de 5G-Industry Campus Europe, Europa's grootste 5G-onderzoeksinfrastructuur in Aken, onderzoeken en testen Fraunhofer-IPT en zijn onderzoekspartners de eerste industriële 5G-toepassingen. In in totaal zeven subprojecten onderzoeken verschillende toepassingsscenario's, gaande van 5G-sensortechnologie voor de bewaking en controle van complexe productieprocessen tot mobiele robotica en logistiek en tot productieketens die zich over meerdere locaties uitstrekken. Daarnaast testen de wetenschappers het gebruik van moderne edge cloud-systemen voor de snelle verwerking van gegevens om het potentieel van 5G in genetwerkte, adaptieve productie te benutten.