La tecnologia 5G e Industry 4.0

Le reti di quinta generazione costituiranno la colonna portante delle nostre società e delle nostre economie, collegando miliardi di oggetti e sistemi. Soddisferanno molti requisiti completamente nuovi anche nelle applicazioni di automazione industriale

di Valerio Alessandroni

La trasformazione digitale è il nucleo della quarta rivoluzione industriale, e le infrastrutture di rete 5G diventeranno presto delle risorse di supporto chiave. Infatti, l’industria manifatturiera sta evolvendo verso un’organizzazione distribuita della produzione, caratterizzata da beni connessi (prodotti con capacità di comunicazione), processi a bassa energia, robot collaborativi e produzione e logistica integrate. In quest’ottica, i servizi di comunicazione end-to-end forniti dalla rete 5G saranno fondamentali. La bassa latenza (inferiore a 5 ms), l’affidabilità e l’elevata densità (fino a 100 dispositivi/m2) sono gli obiettivi di prestazione più importanti che il 5G dovrà raggiungere per supportare tutte le possibili applicazioni. L’elevato numero di sensori e oggetti connessi fra loro attraverso le reti 5G permetterà di sviluppare servizi innovativi basati sulla correlazione fra i dati.
In Italia, archiviata l’asta per l’assegnazione delle frequenze, è iniziato il count down per entrare nell’era delle reti mobili di quinta generazione. Sono cinque gli operatori pronti a partire: Fastweb, Iliad, Tim, Vodafone e Wind 3.

Nuovi livelli di prestazioni verso la digitalizzazione del Paese
Il 5G, trasformazione dirompente della rete fissa e mobile, introduce prestazioni 10 volte superiori a quelle attuali, rappresentando una delle prossime architravi per la digitalizzazione del Paese, la competitività delle imprese e il cambiamento del modo di comunicare e di vivere di ognuno di noi. In un sondaggio eseguito da Gartner nel 2018 su un campione di 185 aziende, circa due terzi degli intervistati si sono detti intenzionati a implementare la tecnologia 5G entro il 2020, prevedendo che le reti 5G verranno utilizzate principalmente per comunicazioni in ambito Internet of Things (IoT). Uno dei principali problemi che devono affrontare gli utenti 5G è la mancanza di preparazione dei fornitori di servizi di comunicazione (CSP), perché le loro reti 5G non sono ancora disponibili o sufficienti per le esigenze delle applicazioni industriali. Il “roll out” dei servizi commerciali richiederà tempo e sarà progressivo. Nel breve-medio termine, le imprese che desiderano sfruttare il 5G per applicazioni quali comunicazioni IoT, video, controllo e automazione, accesso wireless fisso e analisi edge ad alte prestazioni non potranno quindi fare affidamento sull’infrastruttura pubblica 5G.

Applicazione della nuova tecnologia: ecco quali saranno i vantaggi
Dal collegamento mobile di robot, macchine e linee di produzione per lo sviluppo di nuove applicazioni di monitoraggio industriale, basate sulla raccolta in tempo reale di dati provenienti dagli impianti, le comunicazioni IoT rimangono l’applicazione più popolare per il 5G. Molteplici i vantaggi: un aumento della produttività a fronte di costi ridotti; la possibilità di riconfigurare più facilmente macchine e linee produttive per una maggiore flessibilità; la disponibilità di un flusso di dati e informazioni analizzabili in tempo reale per una manutenzione preventiva.
Le aspettative per le comunicazioni IoT appaiono sorprendenti, dato che per la connettività IoT wireless esistono già alternative comprovate ed economicamente vantaggiose, come la Narrowband IoT over 4G e soluzioni wide-area a bassa potenza. Tuttavia, il 5G offre delle caratteristiche importanti, come l’alta densità di endpoint connessi: fino a 1 milione di sensori per chilometro quadrato.
Inoltre, il 5G si adatta potenzialmente alle categorie di IoT che richiedono una latenza molto bassa.

Le reti private rappresenteranno l’opzione più immediata
Gartner prevede che, entro il 2022, la metà dei CSP che avranno completato le distribuzioni commerciali 5G non riuscirà a monetizzare gli investimenti infrastrutturali, a causa di sistemi che non soddisfano ancora tutti i requisiti applicativi richiesti. La maggior parte dei CSP realizzerà un’infrastruttura 5G completa sulle proprie reti pubbliche durante il periodo compreso tra il 2025 e il 2030, concentrandosi inizialmente sui servizi a banda larga per i consumatori. Ciò potrebbe ritardare gli investimenti in edge computing e core slicing, molto più rilevanti e preziosi per i progetti 5G industriali. Le reti private rappresenteranno l’opzione più immediata per le aziende che desiderano beneficiare immediatamente delle funzionalità 5G. Tali reti potranno essere offerte non solo dai CSP ma anche direttamente dai fornitori di infrastrutture.

Numerosi sono i progetti in corso
Gli sviluppi in corso sono numerosi. Per esempio, il progetto europeo 5G-SMART punta a introdurre il 5G nella produzione intelligente dimostrando, convalidando e valutando il suo potenziale negli ambienti di produzione reali. Il 5G-SMART metterà alla prova le più avanzate applicazioni di produzione integrate 5G come i Digital Twin, la robotica industriale e le operazioni remote basate su visione artificiale. 5G-SMART intraprenderà inoltre la valutazione della compatibilità elettromagnetica (EMC) e la coesistenza di reti industriali pubbliche e private in ambienti di produzione reali, facilitando l’integrazione di 5G. Per accelerare ulteriormente l’adozione del 5G nell’ecosistema produttivo, 5G-SMART esplorerà nuovi modelli di business, compresi i ruoli degli operatori di rete mobile.
5G-SMART porterà allo sviluppo di futuri standard 5G per il settore manifatturiero, integrati da nuovi prodotti e soluzioni di produzione abilitati per il 5G. Da segnalare anche il progetto europeo 5Growth che punta a potenziare settori di applicazione come Industria 4.0, trasporti ed energia con una soluzione end-to-end automatizzata e condivisibile basata sull’intelligenza artificiale.
Infine, a Bari è stata presentata una soluzione di realtà aumentata per la manutenzione dei motori delle navi sviluppata dal Consorzio Bari-Matera 5G. Grazie all’utilizzo di uno Smart Helmet e alle performance di alto livello della rete, è possibile fornire assistenza remota agli operai impegnati nelle attività di montaggio e smontaggio del motore di una nave, attraverso l’assistenza e la ricezione di indicazioni tridimensionali che si sovrappongono all’immagine del motore. L’applicazione consente quindi maggiore velocità, efficacia e qualità delle attività manutentive e formative del personale.

Conclusione
Le reti di quinta generazione costituiranno la colonna portante delle nostre società e delle nostre economie, collegando miliardi di oggetti e sistemi, anche in ambiti critici come l’energia, i trasporti, le banche e la salute, nonché i sistemi di controllo industriali che trasportano informazioni sensibili e fanno da supporto ai sistemi di sicurezza. Il 5G è inoltre una risorsa essenziale per la competitività dell’Europa nel mercato globale. Si prevede che nel 2025 i profitti generati dal 5G a livello mondiale raggiungeranno l’equivalente di 225 miliardi di euro. I benefici dell’introduzione del 5G in quattro settori industriali chiave, vale a dire industria automobilistica, sanità, trasporti ed energia, potranno raggiungere i 114 miliardi di euro l’anno.

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