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tecnologie e applicazioni

Industria 4.0, così il 5G cambierà le fabbriche

La “fabbrica del futuro” sarà basata sulla flessibilità e sulla versatilità di produzione e logistica, così come sulla sicurezza, sull’ottimizzazione delle risorse e sull’aumento della qualità. Alla base di questo processo evolutivo c’è il 5G. Una panoramica sulle prospettive di sviluppo e gli ambiti di applicazione

11 Dic 2018

Lorenzo Principali

senior research fellow I-Com

Domenico Salerno

Istituto per la Competitività – I-Com


La quarta fase della rivoluzione industriale porterà un significativo miglioramento in termini di flessibilità, versatilità ed efficienza delle fabbriche “smart” del futuro. Le tecnologie abilitanti di questo processo evolutivo sono tante, ma indispensabile sarà il 5G.

I nuovi fattori abilitanti

In questa nuova era IoT, blockchain e intelligenza artificiale garantiranno un’integrazione verticale e orizzontale, senza soluzione di continuità, dell’intera catena del valore di un prodotto, ma per innescare il tutto, la tecnologia che più di tutte sembra essere fondamentale è il 5G. Le reti di quinta generazione si stanno sviluppando non solo nell’ottica di un upgrade della capacità delle reti mobili, ma anche per fornire una connettività wireless ad ampissima capacità e bassissima latenza ad una vasta gamma di industrie “verticali”, cioè settori o gruppi di imprese che producono, sviluppano e forniscono prodotti simili.

I tre tipi di comunicazione 5G

Per raggiungere questo obiettivo, il 5G lavora su tre tipi di comunicazione:

  • enhanced Mobile Broadband (eMBB), permette di raggiungere velocità di trasmissione dei dati estremamente elevate (10 Gb/s uplink e 20 Gb/s downlink), nonché una copertura notevolmente superiore a quella del 4G;
  • massive Machine Type Communications (mMTC), è progettata per fornire un’ampia area di copertura e una penetrazione indoor ottimale, capace di connettere centinaia di migliaia di dispositivi IoT per chilometro quadrato. Inoltre, la mMTC è progettata per fornire connettività anche a dispositivi con caratteristiche software e hardware non particolarmente performanti e che di conseguenza necessitano di un basso assorbimento energetico.
  • Ultra-Reliable Low Latency Communications (URLLC), è fondamentale nelle applicazioni critiche, ovvero quelle che richiedono una latenza al millisecondo e un’estrema affidabilità. A differenza di quanto accadeva con le reti di precedente generazione, grazie al 5G è possibile gestire in maniera simultanea diversi tipi di servizi sulla stessa infrastruttura di rete, operando su tutti e tre questi tipi comunicazione grazie al “network slicing”, ovvero la scomposizione (lett. “l’affettamento”) di porzioni di spettro che consente di gestire molteplici reti logiche e virtuali contemporaneamente sulla stessa infrastruttura fisica.

La fabbrica del futuro

L’utilizzo simultaneo di eMBB, mMTC e URLLC ha le potenzialità per rivoluzionare il settore manifatturiero. L’interconnessione permette di agire, praticamente in tempo reale, su qualsiasi punto della catena. Così facendo, macchine dislocate in stabilimenti produttivi diversi sono in grado di lavorare in maniera simultanea su processi concatenati, anche se lontane centinaia, se non migliaia, di chilometri. Inoltre, la latenza e l’affidabilità del segnale permettono a tecnici sparsi in stabilimenti diversi di guidare senza rischi macchinari a distanza grazie all’ausilio di caschi a realtà aumentata.

La “fabbrica del futuro” sarà basata sulla flessibilità e sulla versatilità di produzione e logistica, così come sulla sicurezza, sull’ottimizzazione delle risorse e sull’aumento della qualità. I classici sistemi di produzione statici e sequenziali verranno progressivamente sostituiti da sistemi produttivi flessibili e modulari, che necessiteranno di connettività wireless in grado di offrire il massimo in termini di mobilità, versatilità ed ergonomia.

Le aree di applicazione di 5G e IoT nel settore manifatturiero

Il 3GPP ha individuato le aree di applicazione di 5G e IoT nel settore manifatturiero:

  • l’automazione delle fabbriche,
  • l’automazione dei processi,
  • lo sviluppo di interfacce uomo-macchina,
  • la gestione della logistica e dei magazzini,
  • il monitoraggio di processi ed asset
  • la manutenzione basata su sensori e analisi di dati.

Questi si intrecciano con molteplici tecnologie, tra cui si annoverano il controllo delle macchine in movimento, la control-to-control communication (C2C, ovvero la comunicazione tra diverse apparecchiature industriali di controllo) e i pannelli di controllo mobile che possono essere usati per configurare, monitorare e manutenere macchinari, robot e intere linee di produzione.

A ciò si aggiungono i robot e le piattaforme mobili, come ad esempio i veicoli a guida autonoma, che giocheranno un ruolo fondamentale in particolare nel campo della logistica, insieme a sistemi di manutenzione ad accesso remoto e alle reti di sensori, che monitoreranno i processi rispetto a parametri di riferimento (si pensi a rilevatori di CO2, di pressione, di umidità, di temperatura e così via).

Infine, si diffonderanno ulteriormente applicazioni e strumenti di realtà aumentata, a riprova di come gli esseri umani continueranno a essere centrali anche nelle fabbriche del futuro. In particolare, questi strumenti integreranno altre tecnologie nel monitoraggio di processi e flussi di produzione, e verranno impiegate nel training, ad esempio finalizzato a compiere task specifici, e nel supporto specialistico da remoto per operazioni di manutenzione o procedure di recovery.

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