Por qué el 5G es esencial para la manufactura inteligente moderna

Muchas cosas que ocurren en la manufactura ahora, como el uso de IA, realidad aumentada y realidad virtual, pueden ser habilitadas y asistidas por 5G.

El uso creciente de sensores inteligentes y dispositivos de Internet de las Cosas (IoT) combinado con analíticas más sofisticadas aplicadas a los datos que producen está impulsando una revolución en la manufactura. En muchos casos, la pieza faltante es la conectividad.

Cada vez más, el 5G se ve como el elemento de infraestructura inalámbrica para unir estas cosas. Ofrece el ancho de banda requerido, baja latencia y fiabilidad en entornos manufactureros hostiles. Para comprender mejor el papel que el 5G puede desempeñar en la manufactura, sus desafíos y beneficios, RTInsights se sentó con Ricky Watts, Director Senior de Soluciones Industriales en Intel. Aquí hay un resumen de nuestra conversación.

¿Por qué 5G en la manufactura?

RTInsights: ¿Por qué hay una necesidad de 5G en la manufactura?

Watts: Voy a dividir esta respuesta en un par de áreas. Empecemos por ¿por qué hay necesidad de inalámbrico en la manufactura? Y luego pasaremos al 5G.

¿Por qué la necesidad de inalámbrico en la manufactura? Gran parte está impulsada por coste y flexibilidad. Los sistemas de control de manufactura típicos en entornos de manufactura se ejecutan sobre cableado y protocolos cableados. Pero el cableado es caro de instalar. Ten en cuenta que estás operando esos cables en condiciones muy hostiles a menudo, por lo que suelen estar triplemente aislados. Generalmente hay redundancia alrededor de esos cables que se tienden. Estas cosas elevan los costes.

Tenemos un enorme problema de coste dentro de las fábricas. ¿Cómo puedo conectar cosas en una fábrica reduciendo el coste, pero manteniendo la fiabilidad? Así que el inalámbrico en sí se vuelve atractivo. Ahí es donde empezamos. El inalámbrico se vuelve interesante para los fabricantes porque les permite conectar cosas posiblemente más barato. También potencialmente les permite conectar cosas en un área mucho más amplia. Y en áreas de manufactura, en algunos ejemplos, tenemos plantas manufactureras expansivas. Tomemos la manufactura de petróleo y gas de petroquímicos. Las plantas tienen huellas muy grandes. ¿Cómo cubres eso con cables cuando es difícil y caro? Puedes usar inalámbrico.

Empecemos ahí. ¿Por qué hay necesidad de inalámbrico en la manufactura? Se reduce a coste, flexibilidad, facilidad de despliegue y otras cosas muy útiles. Y ahora, veamos qué hace el 5G que otras tecnologías inalámbricas no hacen.

Las tecnologías inalámbricas heredadas son, en muchos aspectos, construidas alrededor de lo que yo diría es "mejor esfuerzo". Tienen una conexión entre un extremo y un receptor. Esa conexión se hace en lo que llamaríamos algún tipo de escenario de mejor esfuerzo. Y eso podría ser Wi-Fi gratis, por ejemplo. Si estás en Wi-Fi en casa, te conectas, te mueves por la casa, funciona más o menos, pero no necesariamente funciona todo el tiempo. Eso no es muy útil para algunos aspectos de la manufactura. El 5G empieza a abordar los casos de uso y los requisitos para empresas industriales en el entorno de manufactura. Ayuda con cosas como latencia, fiabilidad, rendimiento y ancho de banda. Estos son requisitos fundamentales que existen en una fábrica y nunca se habían abordado realmente en el dominio inalámbrico.

Si llevaras Wi-Fi o tecnologías anteriores al 5G, como 4G, que tenemos hoy, es más de un mejor esfuerzo. Wi-Fi o 4G no son malos. Hacen un trabajo razonable, son útiles en algunos entornos, y muchas empresas industriales los usan. Pero el 5G dice: "Vale, ahora tengo un sistema que va a mirar algunas de las cosas específicas que los fabricantes van a requerir como latencia, determinismo y redes sensibles al tiempo". El 5G aborda todos los casos de uso que existen dentro del entorno de manufactura. Obtengo los beneficios de los protocolos cableados, obtengo esa conectividad fiable, y ahora la obtengo con una tecnología inalámbrica que está disponible para mí llamada 5G.

Esa es la razón por la que necesitamos 5G en la manufactura. El 4G trataba de conectar personas y conectar a internet. El 5G fue diseñado con el aspecto de conectar cosas, conectar cosas con cosas, y cosas con sistemas de control.

Características y mejoras tecnológicas del 5G

RTInsights: ¿Qué características y mejoras tecnológicas ofrece el 5G a los fabricantes?

Watts: Más allá de las ventajas de coste y flexibilidad que mencioné, hay otras cosas a considerar. Tenemos un nuevo lanzamiento de 5G del 3rd Generation Partnership Project (3GPP), la organización industrial que desarrolla especificaciones de 5G. El nuevo lanzamiento, Release 16, introduce muchas características. Por ejemplo, ofrece comunicaciones ultra-fiables de baja latencia (URLLC). Ahora obtengo determinismo, sobre la interfaz aérea, y la conectividad asociada. Esa es una característica muy específica que dice que ahora podría ejecutar un sistema de control de movimiento. Podría ejecutar analíticas en tiempo real sobre una cámara, donde estoy tomando información de una cámara. Podré hacer eso de forma fiable y determinista.

Otra característica que obtienes con 5G es ancho de banda masivamente aumentado. Estás obteniendo una tubería mucho más ancha para transmitir datos. Eso me permite transportar más información. La modernización de la manufactura e iniciativas como Industrial 4.0 tratan sobre usar los datos que están en la fábrica y procesar esos datos generados en el edge. Con 5G, puedes sacar muchos más datos de los sistemas de ahí fuera. Digamos que tengo un robot, por ejemplo, que está haciendo algún proceso de soldadura en un entorno de manufactura. Y quiero ver, oye, ¿es ese proceso de soldadura fiable? Ahora puedo empezar a analizar lo que ocurre en el punto de soldadura.

Tener tales datos permite a los fabricantes hacer análisis más profundos en sus procesos. Por ejemplo, con la soldadura, hay una chispa. Ahora puedo empezar a analizar la chispa. Puedo ver qué ocurre en el extremo de la corriente eléctrica. Y puedo hacer todo ese análisis en tiempo real. Si es necesario, puedo ajustar algo en el sistema de control para ese proceso en particular para cambiarlo. Así obtengo control de calidad. Tales acciones en tiempo real solo son posibles gracias a las capacidades de ancho de banda y baja latencia del 5G.

Otra capacidad importante del 5G es que, como ocurre con Wi-Fi, un fabricante puede crear una red 5G privada on-premise. Hay muchas formas de hacerlo ahora. Una red 5G privada es muy flexible para usuarios finales y fabricantes. Puedo tener efectivamente una solución inalámbrica en mi planta de fábrica que conecta todo en ese entorno.

La ventaja de una red privada es que puedo controlar los datos. Puedo controlar a qué se conecta la red. Puedo mantener los datos locales. Puedo hacerlo en lo que llaman una forma híbrida. Podría trabajar con el operador para que me dé una parte de la red. A eso le llaman network slicing dentro de un entorno 5G. Puedo tomar un trozo de esa red y diseñarlo totalmente alrededor de lo que necesita hacerse en la fábrica. ¿Por qué querrías hacer eso? Una de las cosas más importantes en el entorno de manufactura son los Acuerdos de Nivel de Servicio (SLAs). Necesito entender cualquier proceso que esté ejecutando cualquier dato. ¿Está garantizado el ancho de banda de datos? ¿Está garantizada la latencia?

Lo que el 5G hace con cosas como network slicing y redes privadas es que te permite tener mucho más control. No estás cediendo el control de la conectividad a otra persona. Lo estás manteniendo en tu entorno.

Tales características clave del 5G [alto ancho de banda, baja latencia y redes privadas] son super ventajosas respecto a lo que había antes. Hay muchas otras. Por ejemplo, el 5G puede soportar conectividad dispositivo a dispositivo. Podría crear una red mallada. Podría tener sensores o cámaras alrededor de mi planta y usar 5G para transmitir datos entre ellos. También puedo tener rutas redundantes, lo que me da más redundancia y más fiabilidad. Inherentemente, a lo largo del espectro de capacidades, el 5G permite a los fabricantes tener mucha más confianza en que cuando usen esta tecnología en su entorno de fábrica, les asegurará que los resultados que obtendrán serán mucho más altos de los que han experimentado previamente con cualquier otra tecnología inalámbrica.

Desafíos de integrar 5G en redes industriales

RTInsights: ¿Qué tan difícil (o fácil) es añadir 5G a redes industriales?

Watts: Introducir cualquier tecnología en redes industriales no es fácil, por buenas razones. Un buen amigo mío y uno de mis mentores solía decir: "En el entorno de fábrica, si las cosas van mal, las cosas pueden explotar". Así que introducir cualquier nueva tecnología en el entorno industrial es un desafío. Tienes que asegurarte de hacerlo de forma segura y al nivel correcto. También tienes que asegurarte de que estás llevando a tu gente contigo. Alguien tiene que ejecutar el sistema y trabajar con él. Diría que esta es un área donde tenemos muchos desafíos por superar. Tenemos que trabajar con usuarios finales y la comunidad de proveedores en cómo vamos a hacer esto. Eso es algo de educación. Necesitas poner a usuarios finales, empresas e integradores de sistemas al día sobre los aspectos de cómo integrar 5G.

Eso es un trabajo en progreso en toda la industria. También necesitamos empezar a introducir esta tecnología en un área donde tenga sentido y donde puedas controlarla a medida que empiezas a expandir su uso. Por ejemplo, veamos la adquisición de datos de una cámara o un robot. La respuesta obvia es introducir tecnología 5G cuando estés trayendo nuevas capacidades a la fábrica. De esa manera, puedes añadir 5G al entorno de manufactura de forma muy controlada. Traes la tecnología; la traes con un nuevo sistema. Pones ese sistema en marcha. Lo usas para entrenar a tu gente. Lo usas para entender la tecnología mucho mejor. Y luego lo que harías es expandir su uso. Es como agarrar una cabeza de playa y luego expandir desde esa cabeza de playa.

Estableces la credibilidad de usar la tecnología. Ganas conocimiento, y empiezas a mover eso a través del entorno industrial. Esa no es una tarea fácil, pero es una tarea que creo que los fabricantes y la comunidad de proveedores están muy bien equipados para manejar. Desde la perspectiva de Intel, estamos intentando poner paquetes tecnológicos alrededor de lo que hacemos para hacerlo simple de consumir. Lo optimizamos y nos aseguramos de que funcione de extremo a extremo. Cuando un fabricante recibe la tecnología, es casi solo un enchufe. El dispositivo está en un extremo, y los sistemas, aplicaciones y servicios del fabricante están en el otro extremo. La tecnología 5G que está en medio casi se vuelve invisible para el fabricante. Y eso depende de muchos otros fabricantes y de nosotros trabajar y traer esa solución 5G de forma fluida de una manera que reduzca la fricción y algunos de esos problemas a medida que la tecnología se añade a una red industrial.

¿Cómo revolucionará el 5G la manufactura?

RTInsights: ¿De qué formas ayudará el 5G a revolucionar la manufactura?

Watts: Hay tantas cosas ocurriendo en la manufactura ahora que pueden ser habilitadas y asistidas por 5G. Tenemos edge compute, IA [inteligencia artificial], RA [realidad aumentada] y RV [realidad virtual]. Todas estas tecnologías están apareciendo en la manufactura ahora. El 5G actúa como el pegamento que conecta estas cosas. Necesitas traer conectividad a todas estas nuevas capacidades que estamos obteniendo en el entorno de manufactura. Ya sea IA, ya sea realidad virtual, ya sea lidiar con situaciones como COVID, por ejemplo, donde queremos trabajadores remotos que entren e interactúen con máquinas que trabajan en la fábrica, el 5G proporciona el pegamento.

El otro área donde los fabricantes se beneficiarán es que las principales empresas de telecomunicaciones, incluyendo Verizon, AT&T, T-Mobile y más, están desplegando servicios 5G y construyendo sus redes 5G. Así que ya tienes una cantidad masiva de infraestructura que se está instalando, no solo en EE. UU., sino globalmente. Esa tecnología está creciendo a un ritmo increíble. Y se está superponiendo ahora con el dominio industrial.

Lo que eso hace es permitir que el 5G no solo prolifere desde una perspectiva tecnológica, sino que también permita que el coste baje porque estás extendiendo ese coste sobre un área grande. Ahora voy a obtener una tecnología verdaderamente inalámbrica que me permite tomar datos y usarlos en sistemas de control en tiempo real y sistemas operativos. Y esto nos permite conectar estas cosas juntas en el borde de la red.

Dado que el 5G va a estar disponible ubicuamente en áreas enormes, los costes bajarán. En mi mente, verás una manufactura mucho más flexible y un establecimiento mucho más rápido de su uso en fábricas en funcionamiento.

El trabajo en fábrica hoy es como áreas monolíticas únicas, o entornos, donde una fábrica crea un widget. Piensa en eso expandiéndose sobre un área mucho más amplia cuando el 5G te permite mover operaciones, control y conectividad en tantas áreas diferentes. Alguien me dio un buen ejemplo recientemente. Cuando un huracán pasa por el Golfo, uno de los grandes desafíos es que hay inundaciones, los sitios de manufactura se van del aire. Bueno, mucho de eso se reinicia en la infraestructura que está ahí fuera en la fábrica. Usando 5G y baja latencia, puedes mover ese entorno de computación a otro lado y solo tener conectividad a los dispositivos. Casi puedes tener una fábrica remota desde una fábrica, y el 5G te dará esa infraestructura y te permitirá hacerlo. Revolucionará la manufactura. También creo que veremos un aumento hacia formas autónomas de trabajar en la fábrica.

También veremos nuevos modelos de negocio y nuevas formas de manufactura. Por ejemplo, un fabricante solía construir un coche. Era un coche negro, y era un Ford. Tenías un Ford negro, y eso era todo. Ahora, la gente quiere ir online y personalizar su pedido: quiero un coche azul, con puntos blancos, con esta y aquella opción.

Satisfacer tales nuevas demandas de clientes requiere interconexión desde una perspectiva de infraestructura. Necesitas tener logística, activos, otros sistemas en el entorno de manufactura todos conectados. El 5G va a ser el pegamento que conecta todo eso. Así que para mí, el 5G lo cambia todo. Va a llevar tiempo. Vamos a ver esto desplegarse durante los próximos cinco o diez años. No es una transición rápida. Pero una vez que coja impulso, creo que va a revolucionar casi todo en la manufactura.

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