Jeszcze kilka lat temu mówiono, że rozwiązania bezprzewodowe będą królować w automatyce. Z perspektywy czasu można powiedzieć, że te przepowiednie minęły się z rzeczywistością – mówi Andrzej Dwojak product manager photoelectrics and safety KAM Mobile Equipment Poland Turck sp. z o.o. – Wraz z koncepcją Przemysłu 4.0 rynek ponownie wykazuje zwiększone zainteresowanie urządzeniami bezprzewodowymi. Pojawiają się nowe interesujące produkty, które oferują wiele zalet np. w zakresie predykcyjnego utrzymania ruchu, zarządzania materiałami stosowanymi w produkcji, czy też czujniki bezprzewodowe do standardowych aplikacji pomiaru i detekcji w miejscach trudno dostępnych.

Z jednej strony stosowanie technologii bezprzewodowych zyskuje popularność, ponieważ wpływa na obniżenie kosztów. Urządzenia zapewniają służbom serwisowym i służbom utrzymania ruchu zdalny dostęp do elementów systemów produkcyjnych. To umożliwia zdalne monitorowanie sieci, a także diagnozowanie i usuwanie awarii. Szybkie podejmowanie decyzji na podstawie dużej ilości danych również przynosi korzyści ekonomiczne.

– Utrzymanie systemów produkcyjnych jest tańsze, łatwiejsze i bardziej przyjazne dla środowiska naturalnego – ogranicza się w ten sposób np. zużycie paliwa z uwagi na brak konieczności przyjazdu zespołów serwisowych – mówi Jacek Leszczuk, inżynier do spraw marketingu technicznego firmy Tekniska.

Z drugiej strony tempo zapotrzebowania na dane wzrasta w takim tempie, że nie ma możliwości zbudowania sieci na samych kablach. Coraz szybsze moce obliczeniowe i algorytmy urządzeń sterujących i oprogramowania przemysłowego karmione są olbrzymią ilością danych co pozwala na lepszą predykcję i utrzymanie produkcji na zadanym poziomie.

– Mało tego – najwięksi producenci systemów automatyki zaprzęgają do tego celu swoje farmy serwerów dając wyniki klientom poprzez chmurę – dane do niej też muszą w jakiś sposób być dostarczone. Świat automatyki podążając za ogólnymi trendami biznesowymi od kilku już lat stara się przejść na model subskrypcyjny i budowania w ten sposób relacji ze swoimi klientami – mówi Leszek Pietrowicz dyrektor ASTOR Mission Critical.

Minęły obawy

Sądzić można, że minęły już czasy, gdy decydenci obawiali się stosowania najnowych technologii bezprzewodych choć w przemyśle nie osiągnął jeszcze w Polsce zadowalającego stadium rozwoju. Nie budzi juz kontrowersji to takie medium może być zastosowane, Czy to będzie komunikacja radiowa UHF, LTE, przemysłowe Wi–Fi, Bluetooth, ZigBee czy Lora lub inna. Wiele przedsiębiorstw coraz swobodniej wykorzystuje też istniejącą infrastrukturę telekomunikacyjną. Tendencja ta wyraźnie daje się zaobserwować wraz z rozbudową sieci LTE, czyli telefonii komórkowej czwartej generacji (4G), która umożliwiła naprawdę szybką transmisję danych. Bez względu na to na jakie technologie decyduje się przedsiębiorstwo musi paść odpowiedź na dwa pytania: czy sieć będzie niezawodna i czy będzie bezpieczna, odporna na cyberataki.

Technologie podzielone są na dwa zastosowania. Radiomodemy UHF i VHF oraz routery 3G, LTE służą do telemetrii i komunikacji na duże odległości. Wi–Fi, Bluetooth, ZigBee czy Lora są lepsze i tańsze w zastosowaniu na krótkie odległości w rozwijającym się IIoT i komunikacji pomiędzy maszynami M2M. Ponieważ te dwa światy i tak się przenikają a na końcu budujemy system systemów – producenci tworzą urządzenia posiadające kilka rozwiązań komunikacyjnych w jednym.

– Nie ważne czy tylko zbieramy dane z monitoringu czy też zdalnie sterujemy obiektem – ostatecznie najważniejszym aspektem powinno być bezpieczeństwo – twierdzi Leszek Pietrowicz.

Zdaniem dyrektora Pietrowicza należy, w zależności od zastosowania, porównać trzy główne rozwiązania dla telemetrii: sieć komórkową, radiomodemy i WiFi. Różnią się szybkością transmisji, funkcjonalnością, instalacją i ceną. Jeżeli konieczne jest przesyłanie dużej ilości danych np. obrazu z kamer HD – powinniśmy wybrać przemysłowe WiFi. Jeśli nie chcemy montować masztów i anten, cały nasz teren jest pod dobrym zasięgiem sieci komórkowej a ilość danych nie jest za duża, dobrym pomysłem będzie sieć komórkowa. Jeśli chcemy prostoty i niezawodności, komunikacji na duże odległości i niezależności – najlepsze będą radiomodemy.

Cyber ochrona

Jednym ze składników rewolucji Przemysłu 4.0 jest cyberbezpieczeństwo. Zdaniem Jacka Leszczuka świadomość zagrożeń wśród przedsiębiorców wzrasta, ale ciągle jest zbyt niska. Główne zainteresowania koncentrują się na systemach monitorowania ruchu w sieciach przemysłowych.

– Systemy monitorowania sieci jest najłatwiej wdrożyć, jednak w wielu przypadkach użytkownicy uważają, że na implementacji rozwiązania kończy się proces wdrażania mechanizmów bezpieczeństwa. Jest wręcz przeciwnie – ten proces właśnie się rozpoczyna i warto zdać sobie sprawę, że jest procesem ciągłym – twierdzi Leszczuk.

Bez względu na wybrane medium ważną rzeczą jest wybór urządzeń, które oferują zabezpieczenia na kilku poziomach – od autentyfikacji użytkownika w narzędziu programistycznym, po hasłowanie w samym urządzeniu, komunikacji szyfrowanej np. AES 128 lub nawet AES256, wykorzystujących firewall, połączenia typu VPN, IPsec itp. zarządzalne i pozwalające na pełne ich monitorowanie.

Przede wszystkim jednak należy wybrać taką komunikację, która zależy od nas samych. Na tym polu wygrywają radiomodemy i WiFi i jest to ich przewaga nad siecią komórkową.

– Praktycznie niewiele możemy zrobić przy utracie połączenia z operatorem sieci. Co innego jeśli to my jesteśmy właścicielami całej naszej infrastruktury. Po drugie należy się zastanowić nad redundancją zasilania oraz medium. Co się stanie w przypadku utraty komunikacji np. poprzez sieć LTE? – zastanawia się Leszek Pietrowicz.

Wykorzystanie jednak infrastruktury operatorów sieci komórkowych ma swoje zalety, dlatego też wiele przedsiębiorstw wykorzystuje właśnie te rozwiązania.

– Nie wymaga to ponoszenia nakładów na budowę własnej infrastruktury przez przedsiębiorstwa. Dzięki wykorzystaniu sieci operatorów komórkowych jako platformy łączności, znika zagadnienie braku zasięgu łączności bezprzewodowej – wyjaśnia Jacek Leszczuk.

Znaczenie zwiększenia znaczenia sieci komórkowych wzrośnie po 2020 roku, kiedy operatorzy zaczną komercyjnie udostępniać techonogie 5G. Jej przewaga nad obecnie rozpowszechnionym systemem LTE to przede wszystkim niemal nieograniczona pojemność, znacznie mniejsze opóźnienia i większa prędkość przepływu danych. Zdaniem specjalistów obecnie stosowane systemy telekomunikacyjne stanowią barię w komunikacji IIoT, gdyż nie będą w stanie obsłużyć miliarów urządzeń. Tylko 5G będzie napędzał rozwój Przemysłu 4.0.

5G z GPS

Nie można również zapominać o rozwijającym się segmencie autonomicznych pojazdów AGV (automatic guided vechicle), które rozwijają się w równym tempie wraz z robotyzacją. Zarówno te pojazdy jak i drony (używane np. do monitorowania turbin wiatrowych), oprócz sprawnej sieci przesyłu danych, musza obsługiwać sygnały GPS.

Przy dyskusji o sieci piątej generacji wartoi wspomieć o powstającym Time–Sensitive Networking (TSN – czyli transmisji o bardzo niskim opóźnieniu i wysokiej dostępności) która prawdopodobnie będzie miała taki sam status dla IIoT jak ma 5G dla telekomunikacji. Oba standardy umożliwjają łatwą ingerencję urządzeń przewodowych i bezprzewodowych.

– Najważniejsze pytanie to na ile globalizacja na tak dużą skalę będzie do opanowania pod kątem bezpieczeństwa – zastanawia się Leszek Pietrowicz.