Firemní 5G sítě. Katalyzátor digitalizace

Ilustrační foto. | Foto: Shutterstock.com

Jestli je něco, co může posunout digitalizaci o mílové kroky dopředu, je to rychlá komunikace s nízkou latencí. Těmito dvěma atributy se prezentují 5G sítě, jejichž nasazení umožní využití širokého spektra aplikací od komunikace mezi roboty přes virtuální realitu až po provoz autonomních vozidel. Řadě firem se vyplatí mít vlastní mobilní privátní síť.

 

Mapa České republiky s vyznačením lokalit, kde už běží 5G sítě, vypadá zatím spíš jako koláč s rozinkami upečený šetřivou hospodyňkou. Operátorům byly kmitočty 5G přiděleny na konci roku 2020. Dnes je kromě aglomerací jako Praha, Brno a Ostrava pokryto tímto signálem i několik desítek dalších měst, většina republiky ale na ultraspolehlivou komunikaci s nízkou latencí teprve čeká. Mobilní operátoři, včetně těch virtuálních, slibují rychlý nárůst.

Pro řadu firem je více než celkové pokrytí 5G signálem důležitější to, co se děje přímo v jejich areálu. Aby si vytvořily základnu pro využití širokého spektra aplikací, které by bez „rychlé sítě“ nebylo možné implementovat, zavádějí mobilní privátní 5G sítě (MPN).

 


Mobilní privátní síť (MPN)

je vyhrazená podniková síť, která umožňuje chod nových a v blízké budoucnosti kriticky důležitých aplikací vytvořením lokální bezdrátové sítě na pracovišti. Je spolehlivá, bezpečná, škálovatelná a pomůže proměnit způsob, jakým organizace fungují.


 

Rychlejší, bez zpoždění a na místě

5G je nový telekomunikační standard pro mobilní sítě, který označuje, jak už sám název napovídá, pátou generaci těchto systémů. Nahradí postupně v současnosti využívanou 4G LTE.

Síť 5G by měla být teoreticky až desetkrát rychlejší a měla by se vyznačovat výrazně nižší latencí, tedy zpožděním mezi akcí a reakcí. Ponechme stranou rychlost stahování videoher na mobilních zařízeních. Oblastí, kde bude využití výhod 5G významnější, respektive dokonce podmínkou, je komunikace mezi jednotlivými zařízeními. To může být jak obsluha přístrojů v domácnosti, tak zejména komunikace mezi stroji a zařízeními v průmyslových podnicích.


„Pro plné rozvinutí Průmyslu 4.0 jsou 5G sítě podmínkou.“


„Zjednodušeně řečeno vyčleněním části sítě, kterou má licencovanou některý mobilní operátor, čistě pro potřeby určitého firemního zákazníka vznikne bezpečné homogenní prostředí, které je k dispozici jen jemu, a on sám si rozhoduje, koho do něj pustí,“ říká Luboš Lukasík, ředitel segmentu korporátních zákazníků společnosti T‑Mobile, a pokračuje: „5G je nejen rychlejší a s velmi nízkou latencí, ale umožňuje i propojit daleko větší počet zařízení, čidel, senzorů. Na jeden metr čtvereční jich může být až několik tisíc, což přináší firmám obrovské možnosti.“ Další nezanedbatelnou výhodou 5G sítí je to, že můžou zpracovávat data a poskytovat výsledky hned v bezprostřední blízkosti zařízení, která se přes ně připojují.

 

Wifi už nestačí

Průmysl 4.0, pod kterým si představujeme především digitálně propojené výrobní systémy, nemůžou firmy de facto bez 5G sítí plně rozvinout. „Dosud používané wifi propojení často není spolehlivé a datové kabely, kromě toho, že překážejí, znamenají vyšší latenci,“ říká zástupce mobilního operátora a uvádí příklad: „Jednou z oblastí, kde se 5G dobře uplatní, je kontrola. Představte si, že kamera snímá ve velkém rozlišení například kvalitu sváru výrobku. Pokud bude snímky přenášet 4G signálem, neumožní to ve velkém objemu porovnávat získaný obraz se vzorem a v podstatě v reálném čase vyhodnocovat, zda je výrobek v pořádku, nebo ne, aby mohl být případně vyřazen.“

T‑Mobile spolupracuje s českými univerzitami na testování aplikací, které 5G sítě umožňují. Podílel se na vzniku takzvaných testbedů na ČVUT Praha, VUT Brno, VŠB‑TU Ostrava, Technické univerzitě Liberec, ale třeba i na České zemědělské univerzitě v pražském Suchdole. Zároveň T‑Mobile zkoumá další možnosti využití pro mateřskou firmu Deutsche Telecom.

 

Tempo zpomalilo

Kontrola kvality je jen jedním z příkladů. Je mnoho dalších aplikací, které se díky sítím 5G stávají reálnými. Rychlou a bezchybnou odezvu ze serverů vyžadují například aplikace virtuální reality, díky kterým může pracovat technik na stejné operaci jako jeho kolega na druhé straně zeměkoule. Stejně tak se bez 5G sítí neobejdou autonomní vozidla včetně těch, která obsluhují výrobní proces a zajišťují logistiku.

Je zřejmé, že 5G sítě posunou digitalizaci o mílové kroky dopředu. Luboš Lukasík říká, že zatímco zavádění 5G sítí jde rychle, reakce výrobních firem na technologickou změnu je zatím spíše pomalá.

„5G sítě budou pro české firmy v budoucnu naprosto klíčové. Bez nich by bylo velmi těžké domácí závody plně digitalizovat, jak to vidíme v těch nejvyspělejších ekonomikách,“ upozorňuje Radek Špicar, viceprezident pro hospodářskou politiku a export Svazu průmyslu a dopravy ČR, a dodává: „Intenzivní investice do digitalizace, automatizace a robotizace jsme mezi českými průmyslovými firmami viděli v průběhu covidu. Posléze se ale jejich tempo zpomalilo, tak jak firmy začaly bojovat s energetickou krizí. Kvůli ní začaly investovat především do energetických úspor a obnovitelných zdrojů energie. Je tedy potřeba investice do digitalizace a rozvoje 5G sítí znovu nastartovat, aby českým firmám v této důležité oblasti neujel vlak.“


„Reakce firem na technologickou změnu je zatím pomalá.“


Podle něho jsou tyto investice v České republice o to důležitější, že trpíme chronickým nedostatkem pracovníků, které je právě díky automatizaci možné nahradit, a také kvůli nižší produktivitě práce, kterou česká ekonomika vykazuje v porovnání s nejvyspělejšími evropskými ekonomikami.

 

Toyota, ŠKODA, Continental

T‑Mobile loni instaloval první MPN ve společnosti Kvados, která ji chce využít zejména pro autonomní vozítka ve skladech. Není ale jediný. V loňském roce ohlásilo podobné projekty i několik firem, za nimiž stojí další dva operátoři. Zatímco Vodafone se angažuje například ve ŠKODA AUTO, O2 má jako prvního komerčního zákazníka pro provoz MPN společnost BD Sensors. Na začátku roku 2023 jsou podobných firem v Česku ale zatím nanejvýš desítky.

Na konci loňského roku vznikla MPN také v kolínské Toyotě. „Privátní síť 5G nám umožní dále optimalizovat výrobní i logistické procesy při splnění našich požadavků na spolehlivost a zabezpečení. S T‑Mobilem jsme ušli dlouhou cestu od studie proveditelnosti až k vlastní síti, kde můžeme důkladně otestovat hned několik konkrétních aplikací a pak se rozhodnout, jakou cestou k využití technologie standalone 5G se vydáme v rámci evropských výrobních závodů,“ říká k tomu Aleš Höfner, ředitel IT společnosti Toyota Motor Manufacturing Czech Republic.

Ve ŠKODA AUTO probíhají testy několika možností využití v rámci závodu. „Vyhodnocujeme efektivitu zvolených řešení a rozhodujeme o dalším postupu. Privátní síť 5G je pro ŠKODA AUTO milníkem na cestě k chytrému výrobnímu závodu. Tato technologie nabízí enormní potenciál pro budoucí inovace, například v oblasti prediktivní údržby nebo optické kontroly při konstrukci karoserie. Standard sítě 5G otevírá nové možnosti také pro autonomní přepravu v logistice, rozšířenou realitu ve výrobě a pro mnoho dalších využití,“ uvádí za českou automobilku tiskový mluvčí Martin Ježek.

Také společnost Continental Automotive v Brandýse nad Labem vnímá 5G síť jako budoucí nedílnou část IT infrastruktury pro výrobní projekty v rámci konceptu Digitálního výrobního závodu. „Aktuálně jsme těsně před objednáním a implementací v rámci předem definované části výroby, kde chceme tuto síť otestovat. Jelikož momentálně neexistují žádné aktuální projekty, které mají 5G jako nutnou podmínku, chceme v následujících třech letech vybudovat takzvaný Proof‑of‑Concept, kde budou vznikat a ladit se budoucí aplikace spojené s 5G mobilní privátní sítí,“ upřesňuje Jakub Hamerník, který projekt 5G sítě v Brandýse řídí. Podle něho tato privátní síť zvýší datovou propustnost IT infrastruktury a datovou dostupnost, umožní připojit další zařízení a zlepší mobilitu zařízení na výrobní ploše.

Mobilní privátní 5G síť může zefektivnit logistické procesy ve firmách. | Ilustrační foto: Shutterstock.com

 

Nic složitého

Podle Luboše Lukasíka není na zavedení MPN ve firmě nic složitého a nepředstavuje to pro podnik ani velký náklad. Mobilní operátor umístí stožáry a zapůjčí potřebná zařízení. Poté se platí měsíční paušál, obvykle v řádu desetitisíců, za správu a údržbu.

Pokud jde o propojení 5G sítě s již dříve ve firmě instalovanými zařízeními, ve většině případů to také není problém. Často podle Luboše Lukasíka stačí přidat správný modul. „Naši pracovníci seznámí IT oddělení ve firmě s tím, co 5G sítě umí. Najít oblasti, kde budou největším přínosem a kde je tedy budou používat, to už je na nich,“ dodává.

Pro úplnost nutno dodat, že podniky můžou své plány realizovat i bez ohledu na to, jestli jejich operátor už v lokalitě tuto síť zprovoznil, nebo ne. O vybudování se může postarat i některý ze systémových operátorů.

 


Kde se uplatňují 5G sítě ve firmách a co umožňují

Autonomně řízená vozidla (AGV)

  • Snížení nákladů výměnou vozíků s řidičem za AGV
  • Flexibilní a optimalizované propojení výrobních procesů
  • Vyšší výkon, spolehlivost, méně provozních rizik
  • Ideální pro využití AGV při přechodu z vnitřních do venkovních prostor nebo přejezdu mezi halami
  • Optimální logistika a řízení skladů

Strojové rozpoznávání a zpracování obrazu

  • Dokonalejší zajištění kvality založené na optické analýze řízené umělou inteligencí
  • Možnost kompletní kontroly všech vyráběných dílů
  • Rychlejší výroba díky velmi rychlé detekci defektů
  • Snížení nákladů na procesy v oblasti zajištění kvality

Rozšířená a virtuální realita

  • 5G díky nízké latenci umožňuje dlouhodobější práci v prostředí rozšířené anebo virtuální reality
  • Vizualizace dat v reálném prostředí a v daném kontextu
  • Úspora nákladů a času při školení pracovníků
  • Vzdálené navádění pracovníků údržby – zrychlení procesu údržby a úspora cestovních nákladů

Sběr dat z výrobních zařízení a senzorů

  • Prediktivní údržba – úspora nákladů díky predikci možných závad (případná závada nezastaví výrobu)
  • Měření, predikce a optimalizace spotřeby elektrické energie
  • Optimalizace a sledování vytížení strojů
  • Plánování výroby s maximálním využitím dostupných zdrojů v reálném čase
  • Další uplatnění

 

Univerzitní 5G síť . Přenos dat vyřešen

Výzkumný tým profesora Pavla Václavka ve Středoevropském technologickém institutu (CEITEC) na Vysokém učení technickém v Brně má rozsáhlé aktivity v oblasti technologií Průmysl 4.0 a rovněž v oblasti elektromobility a vysoce automatizovaných vozidel. V obou těchto aplikačních doménách se objevuje problém přenosu dat mezi různými částmi systému, kde je často technicky obtížné drátové připojení. A současně tyto systémy mají vysoké nároky na nízkou latenci (například z důvodu funkční bezpečnosti), spolehlivost a bezpečnost přenosu dat. A právě takové vlastnosti nabízejí nastupující 5G sítě. V CEITECu spustili vlastní privátní 5G SA síť v listopadu loňského roku ve spolupráci s firmou T‑Mobile.

„Obecně nám 5G síť umožní nasadit bezdrátové komunikace tam, kde to dosud nebylo možné nebo účelné. V oblasti průmyslových technologií hodláme řešit využití 5G pro automatizační síť, sběr dat ze senzorů a řízení robotických systémů kooperujících s člověkem. Současně máme i aktivity v oblasti automobilových technologií, kde řešíme například vývoj systému pro dálkovou teleoperaci vozidel a strojů. Jiným příkladem je pak řešená problematika dálkové diagnostiky pohonů pro budoucí elektromobily,“ vysvětluje Pavel Václavek.

Tým Kybernetika a robotika v CEITECu je zaměřen především na aplikovaný výzkum, takže jednoznačně míří na výsledky s reálnou využitelností v průmyslu. Prakticky všechny výzkumné aktivity probíhají ve spolupráci s předními evropskými firmami, a to zejména z automobilového průmyslu. „Bohužel, většina spolupráce běží spíše s firmami z Německa, Rakouska a Francie, podíl firem z ČR na spolupráci není v našem případě příliš velký,“ uvádí profesor Pavel Václavek.


„V CEITECu pomůže 5G síť také při vývoji systému pro dálkovou teleoperaci vozidel a strojů.“


Aktivity, které umožní nasazení 5G sítí, mají určitě komerční potenciál. V tomto okamžiku je ale předčasné je odhadovat, protože první projekty využívající tuto technologii budou mít podle profesora Václavka komerčně uplatnitelné výsledky za dva až tři roky.

K financování výzkumu využívají v CEITECu různé zdroje, jak granty z dotačních programů, tak komerční příjmy z projektů smluvního výzkumu financovaného průmyslovými partnery. Ve výzkumu převládají především velké mezinárodní projekty řešení komplexních technologických problémů.

Vedle výzkumu řeší v CEITECu i dva projekty přinášející zajímavé možnosti pro malé a střední firmy. „Prvním je evropský digitální inovační hub EDIH DIGIMAT zaměřený na digitalizaci, automatizaci a robotizaci výrobních procesů. Druhým pak projekt z výzvy testing and experimental facilities TEF AI‑MATTERS řešící aplikace umělé inteligence ve výrobních systémech. Principem obou těchto projektů je poskytování služeb v oblasti testování, poradenství a podpory při zavádění digitalizace a AI do výrobních procesů malých a středních firem. Ty tak mohou získat přístup k naší testovací infrastruktuře (včetně 5G sítě) a dalším službám jen za opravdu symbolický poplatek. Většina nákladů je financována z prostředků EU a národního rozpočtu,“ konstatuje profesor Pavel Václavek z CEITECu.

Kontakt

Ing. Libuše Bautzová
Ing. Libuše Bautzová

šéfredaktorka časopisu Český autoprůmysl

bautzova@autosap.cz

Další články a rozhovory

Další články a rozhovory

+ Zobrazit