Gegevens zijn een essentiële hefboom geworden voor industriële prestaties, die de zichtbaarheid van processen en een betere beschikbaarheid van apparatuur garanderen. De sleutel is het kiezen van de juiste technologie voor de industrie: 5G, Bluetooth, LoRa... We bekijken ze allemaal, met hun sterke en zwakke punten en de garanties die een veilig netwerk biedt.
Gedreven door een toenemende modernisering van productie- en logistieke ketens buigt de industrie voor de canons van de verbonden fabriek. L'Industrie 4.0, zoals het ook wel wordt genoemd, is sterk afhankelijk van draadloze netwerken en mobiel computergebruik. In de verbonden fabriek kan elke machine met de anderen communiceren, wat machine-to-machine (M2M) wordt genoemd, maar ook met andere apparaten in de fabriek en op externe locaties.
Niet alleen machines zijn met elkaar verbonden. Ook objecten, zoals geproduceerde objecten, maar bijvoorbeeld ook gereedschap of veiligheidskleding. We spreken dan van het Industrial Internet of Things (IIoT), verwijzend naar het Internet of Things (IoT) dat alledaagse verbonden objecten (televisie, verwarming, verlichting, auto's, enz.) met het internet verbindt.
De voordelen van draadloze netwerken voor het IIoT
In de industrie zijn de beloften van deze overal verbonden verbinding van productiemiddelen en objecten talrijk: het verwerven van de gegevens die nodig zijn voor het monitoren van processen, de locatie ervan, het mogelijk maken van deze processen, het verbeteren van de controle ervan, het garanderen van de beschikbaarheid van apparatuur door voorspellend onderhoud. verleng de levensduur van machines, enz.
Talrijke middelen om flexibele toeleveringsketens en workflows te garanderen en tegelijkertijd de productiviteit en operationele winstgevendheid te verhogen.
Welk netwerk moet je kiezen voor de industrie?
De keuze voor het IIoT-netwerk is niet eenvoudig. Het hangt van veel factoren af. In de eerste plaats de factoren die inherent zijn aan de industriële omgeving (economische sector, type fabriek en productie, geografische locatie, enz.). Dan de kenmerken die verband houden met de kenmerken van elk draadloos netwerk: het bereik, de prestaties in termen van doorvoer, de betrouwbaarheid (storingspercentage, impact van interferentie, latentie, energieverbruik, naleving van normen en regelgeving, de keuze van een open source of propriëtaire oplossing, de kosten ervan… zonder de mogelijkheden om gegevens te beveiligen te vergeten.
Draadloze technologieën voor slimme fabrieken omvatten:
Bluetooth : het korteafstandsnetwerk
Een Bluetooth-netwerk met laag energieverbruik (LE, of laag verbruik), in versie 4 of 5, heeft het voordeel dat het eenvoudig op machines kan worden geïnstalleerd om meerdere sensoren met het bedrijfsnetwerk te verbinden. Het bereik en de doorvoersnelheid zijn echter te laag om gegevens van hoge kwaliteit te verzenden.
Gebruiksscenario: gegevensverzameling. Een Bluetooth-interface is geïnstalleerd in een machine die is uitgerust met sensoren. De operator benadert zijn tablet of telefoon om gegevens uit te lezen.
- Domein : kort (< 10 m)
- Stroomsnelheden : laag (een paar honderd Kbit/s tot een paar Mbit/s)
- Consumptie : zwak
- Betrouwbaarheid : zwak (gevoelig voor elektromagnetische storingen)
- Kosten : zwak
LoRa en Sigfox langeafstandsnetwerken geprefereerd door de industrie
In tegenstelling tot Bluetooth, waarbij de zender moet worden benaderd, zijn LoRa (Long Range) en Sigfox-netwerken twee netwerken die zijn ontworpen om gegevens over een zeer groot bereik te verzenden, met lage snelheid en met een laag stroomverbruik. Concreet volstaat het om “zenders en een concentrator op het industrieterrein te installeren om de verschillende sensoren te kunnen meten. Het voordeel van LoRa is dat het open source is en geen abonnement bij een operator vereist. Orange en Bouygues Telecom maken er echter gebruik van en sluiten roamingovereenkomsten om een LoRa-chip in verschillende landen te volgen. Omgekeerd is Sigfox gebaseerd op een eigen systeem van het gelijknamige Franse bedrijf. Een keuze die onverstandig bleek, omdat Sigfox momenteel onder curatele staat. Wat de beveiliging betreft, zijn deze netwerken niet verbonden met internet en daarom niet blootgesteld aan mogelijke aanvallen.
Gebruiksgevallen : gegevensoverdracht vanaf een sensor. Op de bodem van een tank wordt een sensor geplaatst. Wij kunnen op afstand het vulniveau van de tank weten. Een ander gebruik, een sensor wordt in een container geïnstalleerd. We kunnen zijn reisroute in verschillende landen volgen.
- Domein : lang (1 tot 20 km)
- Stroomsnelheden : laag (0,3 tot 50 Kbit/s)
- Consumptie : zwak
- Betrouwbaarheid : sterk
- Kosten : zwak
Wifi het netwerk met het snelheidsvoordeel
WiFi is bekend bij het grote publiek en biedt een grote bandbreedte om meerdere metingen in realtime en op afstand uit te voeren. Het kan ook worden gebruikt om machines te besturen of meerdere videostreams te ontvangen. Het bereik van een enkele WiFi-adapter kan worden uitgebreid met repeaters of een mesh-netwerk, een netwerk van adapters.
Gebruiksgevallen : machinebesturing, uitlezingen van verschillende apparaten, videotransmissie, enz.
- Domein : gemiddeld (50-100 m)
- Stroomsnelheden : hoog (> 100 Mbit/s)
- Consumptie : gemiddeld
- Betrouwbaarheid : gemiddeld
- Kosten : GEMIDDELD
5G : het netwerk van de toekomst, met de voordelen van bereik en doorvoer
De nieuwste standaard in cellulaire netwerken, 5G, wordt geleidelijk gedemocratiseerd in Frankrijk. Weinig bedrijven maken er al gebruik van en kiezen voor beproefde systemen voor industrieel gebruik, zoals 3G en 4G. Het bereik van deze cellulaire netwerken kan groot zijn en hun datasnelheden zijn bijzonder aantrekkelijk voor het verzenden van grote hoeveelheden gegevens. Aan de andere kant kunnen de golven soms niet door de dikke muren van bepaalde industriële gebouwen dringen. Het klassieke probleem van netwerkdekking doet zich ook voor: een geïsoleerde industriële zone zal er waarschijnlijk niet van profiteren. Bovendien zijn 4G- en 5G-apparaten relatief energieverslindend. Tot slot mogen de abonnementskosten niet over het hoofd worden gezien, want die kunnen snel oplopen wanneer honderden objecten moeten worden aangesloten.
Gebruiksgevallen : video-overdracht vanaf een camera. Een camera die op een productielijn wordt geplaatst, stuurt de beelden naar een controlekamer.
- Domein : lang (100 m tot enkele km)
- Stroomsnelheden : hoog tot zeer hoog (> 100 Mbit/s tot meerdere Gbit/s)
- Consumptie : hoog
- Betrouwbaarheid : gemiddeld
- Kosten : leerling
Deze draadloze technologieën sluiten elkaar niet uit. Dezelfde locatie kan er meerdere gebruiken en naast installaties bestaan die gebaseerd zijn op Ethernet- of glasvezelbekabeling, die minder gevoelig zijn voor elektromagnetische storingen in industriële omgevingen.
