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La 5G privée pour l'industrie du futur

Bien que le concept d'industrie 4.0 existe depuis plusieurs années, la transition vers la fabrication intelligente ne devient une réalité que depuis peu, grâce à la softwarisation et aux progrès de la connectivité.

Bien que le concept d'industrie 4.0 existe depuis plusieurs années, la transition vers la fabrication intelligente ne devient une réalité que depuis peu, grâce à la softwarisation et aux progrès de la connectivité. 

La 5G a été la première génération de technologie cellulaire mobile contenant des caractéristiques spécifiques aux marchés verticaux B2B et B2C traditionnels. Alors que la 5G continue d'évoluer, divers secteurs verticaux ont commencé à participer à l'élaboration des spécifications 3GPP afin de s'assurer que leurs besoins sont pris en compte dans les futures normes.

Les participants à la réunion plénière du 3GPP de 2019 comprenaient divers membres verticaux ainsi que des fournisseurs et des opérateurs.

Fig : Les participants à la réunion plénière du 3GPP de 2019 comprenaient divers membres verticaux en plus des fournisseurs et des opérateurs.

La combinaison de la 5G et de la fabrication intelligente permet une flexibilité dans la production pour créer des solutions personnalisées à court terme, ainsi que des opérations autonomes qui peuvent être configurées et surveillées à distance, ce qui conduit à une amélioration de la productivité globale et à une constance de la qualité.

Les réseaux 5G privés (P5G) sont déjà testés et déployés dans les industries en raison des nombreux avantages qu'ils apportent, en plus de la faible latence, de la fiabilité élevée et de la sécurité améliorée par rapport à d'autres technologies de connectivité. Les prévisions de nombreux cabinets d'analystes estiment la taille du marché de la fabrication intelligente à plus de 500 milliards de dollars américains d'ici à 2030. 

Au fur et à mesure que les essais seront menés à bien et transformés en déploiements réels, les enseignements tirés renforceront la confiance des fabricants, et la taille du marché final pourrait finalement être bien supérieure aux prévisions actuelles.

Scénarios de cas d'utilisation

Les premiers essais et déploiements des réseaux P5G ont permis de tirer de nombreux enseignements sur la manière dont l'industrie manufacturière peut être transformée efficacement en permettant une communication plus rapide, plus efficace et plus fiable entre les machines, les appareils et les personnes. Voici comment la P5G aide l'industrie manufacturière intelligente :

  • Automatisation accrue: Les réseaux P5G peuvent prendre en charge l'automatisation à grande échelle, ce qui permet aux fabricants de déployer sans fil davantage de robots et d'autres systèmes automatisés dans leurs usines. Il en résulte une amélioration de la flexibilité et de l'efficacité, une réduction des coûts de déploiement et de reconfiguration et, par conséquent, une augmentation de la productivité.
  • Surveillance en temps réel et détection des anomalies: Les réseaux P5G peuvent fournir des données en temps réel sur les processus de fabrication, ce qui permet aux fabricants de surveiller les équipements, les lignes de production et les produits. Cela permet d'identifier et de résoudre rapidement les problèmes, ce qui réduit considérablement les temps d'arrêt et augmente l'efficacité globale.
  • Amélioration de la gestion de la chaîne d'approvisionnement: La technologie P5G peut contribuer à améliorer la gestion de la chaîne d'approvisionnement en permettant le suivi et la surveillance en temps réel des produits et des matériaux. Cela peut aider les fabricants à optimiser leurs chaînes d'approvisionnement en réduisant les déchets et en améliorant les délais de livraison.
  • Collaboration à distance: Avec les réseaux P5G, la collaboration à distance sécurisée entre les ingénieurs, les concepteurs et les équipes de production peut être transparente, avec des vidéoconférences de haute qualité, un partage des données en temps réel et une communication améliorée. 
  • Réalité augmentée (RA): Les réseaux P5G peuvent soutenir l'utilisation de la réalité augmentée dans la fabrication, en améliorant les processus de formation et de maintenance. Un exemple d'utilisation de la RA peut être de fournir aux travailleurs des informations et des conseils en temps réel, réduisant ainsi le besoin de manuels et de matériel de formation.

Dans l'ensemble, les réseaux privés 5G peuvent aider les fabricants à améliorer leur productivité, à réduire leurs coûts et à améliorer la qualité de leurs produits, ce qui les rend plus compétitifs sur le marché mondial.

Déploiements réels dans tous les secteurs d'activité

Voici quelques exemples concrets de l'utilisation de la P5G pour la fabrication intelligente.

La P5G pour optimiser la fabrication des véhicules

La P5G pour optimiser la fabrication des véhicules

Les réseaux P5G sont déjà à l'essai pour optimiser la fabrication des véhicules. Voici les raisons et l'impact à long terme de cette solution.

Défi: La construction de véhicules exige une cohérence dans la fabrication et l'assemblage des pièces. Des variations mineures peuvent compromettre la qualité et aboutir à un produit qui ne répond pas aux spécifications pour lesquelles il a été fabriqué. Toute défaillance doit être identifiée en temps réel et une action rapide doit être entreprise pour éviter que la chaîne de production ne soit interrompue. La solution doit également fonctionner de manière fiable sur de très longues périodes, sans aucune dégradation, afin de garantir la qualité.

Solution: La connectivité 5G a permis l'analyse en temps réel de toutes les images et données capturées, garantissant ainsi une performance optimale des machines et réduisant, voire éliminant, les défauts. La maintenance prédictive basée sur l'IA a tiré parti de la connectivité à faible latence pour repérer les défauts et réduire les temps d'arrêt. Les techniques de réalité augmentée (RA) et de réalité mixte (RM) ont amélioré la prise en charge de la maintenance à distance de tout équipement d'usine.

Résultats: Le réseau P5G a supprimé la nécessité de déployer des câbles physiques, ce qui a permis d'accroître la flexibilité, de réduire les temps d'arrêt dus à des problèmes de câbles et de réduire le temps nécessaire pour reconfigurer les lignes de production afin de travailler sur différents modèles. Dans le même temps, il a permis de répondre à la fonctionnalité existante pour effectuer les tâches dans l'usine et a introduit la possibilité de déployer de nouveaux cas d'utilisation.

Enseignements tirés: La P5G a un rôle énorme à jouer pour permettre au secteur manufacturier d'adopter les principes de l'industrie 4.0. Les caractéristiques de la 5G, telles que les débits de données élevés, la latence ultra-faible, la fiabilité ultra-élevée et la sécurité renforcée, permettent l'automatisation, la flexibilité pour une personnalisation rapide et une qualité constante. À mesure que les processus s'affinent et que de nouveaux cas d'utilisation sont identifiés, la P5G pourra contribuer à bien d'autres choses à l'avenir.

La P5G permet diverses utilisations - Cas des constructeurs d'avions

La P5G permet diverses utilisations - Cas des constructeurs d'avions

Les constructeurs aéronautiques explorent de plus en plus l'utilisation des réseaux P5G pour de nombreux cas d'utilisation différents, notamment la numérisation des opérations de fabrication, l'inspection à distance, l'assistance à distance et la formation à l'aide de l'AR et de la MR.

Défi: La connectivité joue un rôle essentiel dans la construction aéronautique. Connecter toujours plus d'outils et de machines est un énorme défi en raison de la taille des sites, des hangars et des interférences dans les bandes radio sans licence. En outre, le passage d'opérations très manuelles à des opérations plus automatisées nécessite un suivi des opérations en temps réel ainsi que de l'état des équipements. 

La solution: Les réseaux P5G peuvent résoudre une grande partie, voire la totalité, de ces problèmes en fournissant une couverture très fiable sur une zone étendue pour connecter un grand nombre d'appareils, d'outils, de machines, de véhicules et de pièces détachées. En outre, les réseaux P5G offrent une sécurité, une confidentialité et une protection des données rigoureuses. 

Résultats: La P5G a déjà permis une grande variété de cas d'utilisation pour les fabricants d'avions sur l'ensemble de leurs sites. Les données d'essai peuvent être rapidement chargées/téléchargées grâce à la 5G. Les casques AR/MR ont réduit le besoin de transporter des manuels complexes sur des tablettes ou physiquement. Les véhicules à guidage automatique (AGV) peuvent être utilisés pour déplacer des pièces entre les hangars et le site avec un flux vidéo en temps réel pour les contrôler. Les robots collaboratifs (cobots) peuvent accélérer la fabrication. Les inspections en temps réel par drones permettent une inspection plus rapide et plus précise de l'avion.

Enseignements tirés: La P5G répond déjà à de nombreux cas d'utilisation, mais le principal défi pour les déploiements multi-sites est la disponibilité du spectre. Comme il n'y a pas de disponibilité coordonnée du spectre dans les différents pays, les mêmes radios et optimisations ne peuvent pas être utilisées sur tous les sites. Quoi qu'il en soit, les cas d'utilisation actuels de la P5G ne font qu'effleurer la surface et il y a plusieurs autres cas d'utilisation qui passeront éventuellement du Wi-Fi à la 5G en raison des capacités de la 5G.

La P5G pour améliorer la productivité dans les usines de fabrication

La P5G pour améliorer la productivité dans les usines de fabrication

Un grand opérateur d'Asie du Sud-Est a déployé une solution P5G auprès d'une multinationale de l'industrie manufacturière afin d'étudier les possibilités d'amélioration de la productivité.

Défi: Dans une usine de fabrication, deux problèmes jouent un rôle important dans la baisse de la productivité. L'un d'eux est le déplacement et la reconfiguration des machines dans l'atelier, tandis que l'autre est dû aux défauts qui peuvent résulter d'une mauvaise configuration. En outre, une connexion fiable est nécessaire pour la surveillance et la maintenance des machines en temps réel.

Solution: La solution de fabrication intelligente IoT basée sur P5G a aidé l'usine de fabrication à collecter et à analyser des données en temps réel, fournissant ainsi des mises à jour instantanées sur le fonctionnement des machines. Les solutions de formation basées sur l'AR/VR ont permis à un plus grand nombre de personnes de se familiariser avec les machines et de les déboguer en temps réel. Les capteurs installés sur les machines ont permis leur surveillance à distance et la traçabilité de leur emplacement, tandis que les capteurs placés sur les produits manufacturés ont permis de suivre leur parcours depuis leur fabrication jusqu'à leur sortie de l'usine.

Résultats: La solution de fabrication intelligente IoT basée sur le P5G a aidé l'usine de fabrication à améliorer sa productivité en supprimant des tâches telles que la création de rapports et en libérant des personnes pour travailler dans l'usine. L'utilisation des machines s'est améliorée grâce à la traçabilité, tandis que la formation des travailleurs sur le terrain a amélioré la disponibilité des compétences et réduit les temps d'arrêt imprévus dus à la méconnaissance du fonctionnement d'une machine ainsi qu'à des configurations incorrectes.

Enseignements tirés: Pour une usine multinationale qui maintient des lignes de production dans différents pays, la fabrication intelligente pourrait aider à déployer et à tester une fois, puis à reproduire le processus dans d'autres pays. Une assistance en temps réel pourrait être disponible dans les différentes zones géographiques, ce qui permettrait de résoudre les problèmes à tout moment, tout au long de l'année. 

Le seul véritable problème qui empêche cette évolution est le manque de disponibilité du spectre pour un réseau P5G ou l'existence d'un spectre différent selon les zones géographiques, ce qui entraîne l'achat de matériel et d'appareils radio différents et la nécessité de passer par la même phase d'essai rigoureuse dans chaque zone géographique.

Conclusion

La 5G privée présente un immense potentiel pour résoudre de nombreux défis auxquels les industries sont confrontées aujourd'hui. Bien qu'il n'existe pas de solution prête à l'emploi pouvant être déployée rapidement, il est possible de créer une solution sur mesure pour répondre aux besoins et aux exigences. Contactez-nous pour en savoir plus sur la manière dont nous pouvons vous aider.