5G trong Công Nghiệp

Sự ra đời của công nghệ 5G thể hiện một sự thay đổi lớn trong mạng không dây, bởi vì đây là lần đầu tiên tốc độ dữ liệu và mức độ tin cậy của mạng không dây có thể so sánh với đường truyềncủa mạng có dây – tốc độ dữ liệu cao hơn mười lần so với công nghệ trước đó.

Trọng tâm của 3G và 4G chủ yếu tập trung vào các tác động lên thế giới của người tiêu dùng – nhưng 5G sẽ vươn xa hơn và tập trung vào các ứng dụng công nghiệp. Tại sao? Bởi vì với tốc độ và mức độ tin cậy vượt trội, công nghệ 5G có thể phản hồi ngay lập tức. Hơn nữa, nó sẽ có thể phục vụ số lượng người đăng ký hoặc thiết bị IoT cao hơn bao giờ hết.

Theo thời gian, thiết bị tận dụng 5G sẽ còn được tối ưu hóa để mang lại những lợi ích lớn hơn nữa. Các nhà máy hiện tại cũng có thể trang bị thêm 5G, ở cả mạng riêng tư và mạng công cộng. Ngoài ra, bên trong các máy móc hiện tại, các cảm biến có thể truyền dữ liệu của chúng tới các cổng hỗ trợ 5G bằng dây cáp, sau đó truyền dữ liệu không dây. Chúng tôi hiện đang sử dụng phương pháp này cho các thiết bị mạng được cài đặt Cổng kết nối IoT.

Với 5G và IoT công nghiệp, chúng tôi tin rằng sẽ không còn phải cố định dây chuyền sản xuất của nhà máy nữa. Thay vào đó, dây chuyền sản xuất có thể được mô-đun hóa, tự do tái cấu hình để phù hợp với yêu cầu người dùng, đây là phần thiết yếu đối với Nhà máy của Tương lai (Factory of the Future).

Bosch thúc đẩy 5G như thế nào?

Để khiến tiêu chuẩn mạng di dộng mới này sẵn sàng ngay từ giai đoạn đầu, Bosch đã đảm nhận vai trò Chủ tịch của Liên minh 5G cho Các Công nghiệpvà Tự động hoá kết nối (5G-ACIA). Được thành lập vào năm 2018 và cho đến nay đã có hơn 40 thành viên là các công ty và viện nghiên cứu trên toàn thế giới. Ngoài ra, Bosch hiện đang thiết lập các mạng 5G đầu tiên dùng riêng cho các nhà máy để khai thác tiềm năng của 5G. Bosch đang hợp tác với các nhà khoa học, công ty sản xuất máy móc và các công ty CNTT.

Liên minh 5G cho Các Công nghiệp và Tự động hoá kết nối (5G-ACIA) là liên minh hàng đầu thế giới trong việc định hình và thúc đẩy sự phát triển của 5G trong lĩnh vực công nghiệp. Tiến sĩ Andreas Mueller là Trưởng phòng Công nghệ Mạng và Truyền thông tại Bộ phận Nghiên cứu Doanh nghiệp của Bosch, kiêm Chủ tịch của 5G-ACIA. Chúng tôi đã có cuộc trò chuyện với ông ấy và ông Gunther May để hiểu rõ hơn chủ đề này.

Câu hỏi: Làm sao để 5G-ACIA đạt được mục tiêu đã đề ra?

Tiến sĩ Mueller: 5G-ACIA là diễn đàn trung tâm toàn cầu giúp định hình 5G trong lĩnh vực công nghiệp. Trên nền tảng này, các ngành công nghiệp khác nhau từ khắp nơi trên thế giới cùng nhau tạo ra một hệ sinh thái Công nghệ Thông tin - Truyền thông (CNTT-TT) và Công nghệ Vận hành (CNVH), đồng thời thiết lập các khuôn khổ cho một thị trường mới nổi hấp dẫn.

IoT công nghiệp đã trở thành trọng tâm cho toàn bộ hệ sinh thái 5G. Do đó, nhiều tính năng đã được định rõ, đáp ứng các nhu cầu cụ thể của các ứng dụng thực tế trong công nghiệp. Điều này bao gồm hỗ trợ cho lưu lượng truy cập thời gian thực, độ tin cậy cực cao và độ trễ thấp, độ nhạy cao với thời gian (Time-Sensitive Networking – TSN) và định vị có độ chính xác cao. Ngoài ra, các nhà máy còn có thể tự trang bị mạng 5G chuyên dụng của riêng mình, tách biệt khỏi các mạng công cộng. Điều này mang lại cho chủ sở hữu nhà máy sự linh hoạt và độc lập trong cách họ có thể sử dụng 5G.

Liên minh 5G-ACIA đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp một diễn đàn toàn cầu cho các công ty ngành CNTT-TT và CNVH. Việc hợp tác chặt chẽ giữa hai nhóm này là điều cần thiết để khai thác toàn bộ tiềm năng của 5G trong công nghiệp và 5G-ACIA chính là nơi dành cho mục đích đó.

Câu hỏi: Sản xuất thường được coi là một trong những lĩnh vực ứng dụng đầy hứa hẹn và thú vị nhất được hỗ trợ bởi 5G. Tuy nhiên, ngành công nghiệp cũng đi kèm với nhiều thách thức cụ thể cần được xem xét. Chúng ta đang ở đâu trên hành trình 5G Công nghiệp, cụ thể là các hoạt động tiêu chuẩn hóa, thử nghiệm phần mềm và tiềm năng phát triển của 5G trong tương lai?

Tiến sĩ Mueller: Chúng ta cần lưu ý rằng 5G không phải là một tiêu chuẩn đơn lẻ, mà nó liên tục được nâng cao và mở rộng trong khoảng 15-18 tháng một lần. Nhiều tính năng sẽ tạo ra sự khác biệt lớn cho ngành sản xuất, chẳng hạn như đường truyền có độ tin cậy cực cao, độ trễ thấp và hỗ trợ TSN có thể sẽ được tung ra thị trường vào cuối năm 2021 này. Tôi tin rằng điều này sẽ đánh dấu sự khởi đầu của việc áp dụng rộng rãi hơn mạng 5G trong tự động hóa công nghiệp.

Câu hỏi: Tiến sĩ có thể đưa ra một ví dụ về những phát triển tiếp theo không?

Tiến sĩ Mueller: Về lâu dài, tôi mong những phát triển và cải tiến khác sẽ tập trung hơn nữa vào các ứng dụng dọc (vertical application) và mạng riêng tư, tích hợp sâu rộng trí tuệ nhân tạo và khả năng học máy – ví dụ như làm sao để tự động hóa các hoạt động của mạng hoặc việc sử dụng các băng tần cao hơn bao giờ hết (>100 GHz). Phát triển mới nhất này cũng sẽ tạo ra các tính năng và chức năng hoàn toàn mới khác, chẳng hạn như khả năng ảnh hóa (imaging), kiểm tra vật liệu và RADAR – tất cả đều được tích hợp vào một mạng duy nhất.

Nhưng đây là tương lai và sẽ là một phần của 6G. Theo quan điểm của tôi, công nghệ 5G sẽ vẫn là trọng tâm của thế giới trong nhiều năm tới.

Câu hỏi: Bosch Rexroth mong đợi những cơ hội nào từ 5G?

Gunther May: Tại Bosch Rexroth, chúng tôi đang làm việc chuyên sâu về nhà máy của tương lai. Nó luôn thay đổi: máy móc và hệ thống luôn được lắp ráp thành dây chuyền mới tùy theo nhu cầu – và hoàn toàn không dây. Điều này áp dụng cho cả việc cung cấp năng lượng bằng cảm ứng điện từ và truyền dữ liệu qua mạng không dây thích hợp. Muốn vậy, người dùng cần mạng cực mạnh với đường truyền cực kỳ nhanh và ổn định.

Đây là lúc mạng 5G phát huy tác dụng. Chúng tôi hiện đang thử nghiệm và ứng dụng 5G trong một số nhà máy Bosch. Ví dụ, Bosch Rexroth đang trang bị những công nghệ 4.0 mới nhất cho các nhà máy sản xuất của tương lai; cụ thể là sự tương tác hiệu quả của các công nghệ, phương pháp và ứng dụng trong sản xuất. Nhà máy sẽ từng bước được mở rộng và nâng cấp bằng các quy trình sản xuất kỹ thuật số mới, để đạt được mục tiêu cuối cùng – là một mô hình linh hoạt, hiệu suất cao, với xuất lượng và thời gian giao hàng ngắn. Và sau đó, phiên bản mạng 5G tiếp theo sẽ được đưa vào các sản xuất trong địa phương.

Với tư cách là nhà cung cấp và niềm tin rằng khách hàng của mình sẽ sớm cần những máy móc và hệ thống hỗ trợ 5G, chúng tôi muốn phục vụ thị trường này bằng các phát minh của mình.

Câu hỏi: Nên quyết định đầu tư brownfield hay greenfield đối với công nghệ 5G?

Gunther May: Các nhà máy hiện nay có thể trang bị thêm 5G, với tư cách là mạng riêng tư hoặc mạng công cộng. Máy móc, thiết bị và hệ thống chỉ cần được gắn thêm các mô-đun giao tiếp thích hợp để kết nối không dây, hoặc đơn giản là kết nối các đường dây sản xuất với 5G.

Đối với các nhà máy mới, nên trực tiếp thiết kế cơ sở hạ tầng 5G. Ngoài việc giảm chi phí dây cáp, người dùng còn có thể tái cấu hình máy móc và hệ thống dễ dàng hơn, vì vị trí của thiết bị giờ không quan trọng nữa, miễn là nó bắt được sóng vô tuyến.

Câu hỏi: 5G được coi là chìa khóa cho nhu cầu ngày càng tăng về tính di động. Để 5G có thể hoạt động trong môi trường công nghiệp, cần đáp ứng các yêu cầu đặc biệt gì?

Gunther May: Trong hầu hết các ngành công nghiệp, chúng ta nhận thấy rằng vòng đời của sản phẩm ngày càng ngắn và những khách hàng công nghiệp liên tục phải sản xuất lô nhỏ hơn. Do đó, nhà máy của tương lai phải cực kỳ linh hoạt, chỉ có sàn, trần nhà và tường là cố định. Máy móc và hệ thống có thể được di chuyển tùy theo quy mô sản xuất và lắp ráp vào dây chuyền sản xuất mới trong thời gian rất ngắn. Nhưng quan trọng hơn hết vẫn là kết nối không dây ổn định mọi lúc mọi nơi – để các thiết bị có thể trao đổi lượng dữ liệu lớn với nhau và với các hệ thống khác cấp cao hơn.

Câu hỏi: Người dùng có cần thiết bị mới (như điện thoại, bộ điều khiển, cảm biến) để 5G hoạt động không? Hoặc có thể trang bị thêm 5G cho các máy móc, rô bốt và hệ thống hiện có không?

Gunther May: 5G chắc chắn yêu cầu thiết bị mới. Nhưng cũng giống như khi chuyển từ LAN sang WLAN, có thể thực hiện chuyển đổi theo từng giai đoạn. Các cảm biến bên trong máy có thể truyền dữ liệu của chúng qua cáp đến các cổng hỗ trợ 5G, sau đó dữ liệu sẽ được truyền không dây. Bosch Rexroth hiện đang sử dụng cách tiếp cận này cho các thiết bị mạng được lắp đặt cổng kết nối IoT.