L’apport de la 5G dans l’usine du futur

L’Industrie 4.0 ou Usine du futur se doit d’être rapide et flexible, ce qui implique que ses moyens de communications devront l’être également. La 5G se présente comme un des moyens majeurs de cette révolution.

Dans le secteur logistique, la 5G est très prometteuse. Elle va participer, par ses caractéristiques, à la mise en place de la quatrième révolution industrielle ou de l’usine du futur ultra-connectée, informatisée et numérisée. Mais quels en seront les effets concrets sur le monde professionnel ?

Un débit largement supérieur à aujourd’hui

L’intérêt porté à la 5G devient de plus en plus palpable en Europe. La capacité à connecter entre eux des milliards d’appareils pour former un réseau Internet des objets (IoT) constitue l’avantage le plus évident d’une connexion 5G. Celle-ci permettra à l’industrie de démultiplier son potentiel d’automation et libérera aussi des possibilités de transformation digitale d’un tout autre niveau, avec la réalité virtuelle et augmentée, la robotique, le transfert de tout type de données en temps réel ou encore les applications numériques dans de nombreux domaines comme la formation.

La 5G dispose de suffisamment de capacités pour prendre en charge un débit mobile extrême – Enhanced mobile broadband, jusqu’à 20 Go/s – soit, dans la théorie, une vitesse dix fois supérieure au réseau 4G LTE. Certes, le réseau mobile 5G, c’est la garantie d’avoir une vitesse de connexion à Internet ultrarapide. C’est le « ultra-haut débit » de l’Internet mobile. Néanmoins, il est impossible, aujourd’hui, de dire quel est le débit de la 5G. Il n’est pas le même d’un opérateur à un autre, ni même d’une ville à une autre. Tout dépend du niveau d’équipement de chaque antenne et des fréquences utilisées. En effet, en 5G, les opérateurs peuvent utiliser plusieurs bandes de fréquences : celles de la 4G, avec un protocole 5G, et la bande des 3,5 GHz, qui a été attribuée en exclusivité à la 5G. Tout dépend aussi de la largeur du spectre de fréquences 5G de chaque opérateur.

Pour connaître précisément quels sont les débits réels qu’il est possible d’avoir en 5G avec chaque opérateur, il faudra attendre les résultats du prochain Observatoire de la qualité des services mobiles. Dès 2022, 75 % des sites équipés en 5G devront délivrer un débit de minimum 240 Mb/s. Il s’agit d’une obligation faite aux opérateurs.

Des applicatifs sans limite

L’avènement de la 5G devrait fournir au monde de l’industrie, les moyens de connecter ses infrastructures, afin de digitaliser les hommes et les machines dans une dynamique d’optimisation des flux de production. La connectivité 5G permet d’assurer la couverture de sites de production très étendus. Les débits optimisés et la capacité à intégrer de nombreux capteurs pour assurer une maintenance préventive et prédictive des outils de production, constituent une perspective de fiabilisation de l’Industrie 4.0. L’intégration des nouvelles technologies de production offre davantage de sécurité aux collaborateurs. Les chaînes de production modulaires deviendront envisageables, grâce à la technologie haut débit sans fil et permettront d’adapter plus aisément la production aux attentes du marché. « Nous pensons que la 5G va bouleverser les process de fabrication », affirme le Dr Andreas Müller, chargé de la recherche et l’ingénierie avancée, technologie de communication et réseau chez Robert Bosch. « Elle pourrait même modifier la manière dont les usines sont construites. »

La 5G va faciliter la mise en œuvre de fonctionnalités très utiles. Le découpage des réseaux, par exemple, permet aux industriels de définir plusieurs réseaux virtuels sur une infrastructure physique commune, et d’optimiser chacun d’eux pour un groupe d’applications spécifiques. Ce découpage est important pour garantir la qualité de service et les caractéristiques de sécurité de bout en bout du réseau. Elle permettra aussi d’intégrer parfaitement des ordinateurs et des unités de stockage au réseau. Les industriels pourront ainsi utiliser l’edge computing pour procéder au traitement des données en périphérie du réseau, à proximité de la source, au cœur même des usines. Bien qu’il soit possible de travailler en edge computing sans la 5G, cette nouvelle génération de réseaux mobiles apportera à cette technologie davantage de vitesse, d’efficacité, de fiabilité et de réactivité.

Sécuriser le sans fil

Certains points critiques restent encore à résoudre. Il faut aussi répondre aux questions de sécurité et de responsabilité. Les industriels veulent être certains que leurs installations sont protégées des menaces internes et externes. Si une grande partie de leurs usines fonctionne avec des technologies sans fil, ils veulent aussi des garanties sur la continuité de service. La bonne nouvelle est qu’il y a une volonté commune des organisations industrielles et technologiques, des opérateurs, universités et gouvernements à apporter des réponses à ces points critiques. Tous les acteurs s’accordent à reconnaître le potentiel de changement qui s’offre à l’industrie du XXI^e siècle, grâce à la 5G.

Exemples d’applications 5G en industrie :

Avec une vitesse plus élevée, une capacité en temps réel accrue et une flexibilité améliorée, plusieurs applications industrielles deviennent beaucoup plus faciles à envisager :

• L’interaction entre les machines est une notion essentielle pour accroître la distribution de l’intelligence dans les usines. Un équipement capable de s’autocontrôler peut communiquer avec d’autres parties du processus afin d’optimiser les performances générales.

• Les boucles de régulation qui nécessitent un contrôle en temps réel très fiable et un cycle très court peuvent fonctionner dans leur tranche de réseau sans subir l’effet perturbateur que pourrait avoir un autre composant, comme une caméra, sur la stabilité du réseau.

• Les capteurs sans fil permettent de mieux contrôler la température de service, les vibrations et les émissions sonores sur les machines de production, déclenchant une alerte si l’un des paramètres dépasse les seuils fixés dans un laps de temps donné.

• Les véhicules autonomes (AGV) sont plus faciles à exploiter avec la 5G, en utilisant l’intelligence basée dans le cloud pour fournir les matériaux en juste-à-temps dans l’usine, ou même en se synchronisant pour se répartir les charges importantes.

• La réalité augmentée (RA) permettra aux opérateurs de visualiser en temps réel et directement sur la machine toutes les informations importantes sur son état de fonctionnement. Et s’ils n’arrivent pas à résoudre un problème, ce qu’ils voient pourra être transmis en 5G à un expert qui, à distance, pourra annoter les images ou pointer un composant.