อุตสาหกรรมระยะไกลกับความต้องการระบบ IoT แบบเซลลูลาร์ที่เพิ่มสูงขึ้น

อุตสาหกรรม 4.0 กำลังขยายตัวออกไปไกลกว่ากำแพงโรงงานแบบเดิม

การปฏิวัติอุตสาหกรรมครั้งแรกได้เปลี่ยนโฉมการผลิตด้วยพลังไอน้ำและการใช้เครื่องจักร ปัจจุบัน อุตสาหกรรม 4.0 กำลังขับเคลื่อนการเปลี่ยนแปลงอีกครั้ง โดยคราวนี้เกิดขึ้นผ่านข้อมูลที่เชื่อมต่อถึงกัน ระบบอัจฉริยะแบบกระจาย และการมองเห็นการปฏิบัติงานในอุตสาหกรรมแบบเรียลไทม์

โรงงานไม่ใช่สภาพแวดล้อมเพียงแห่งเดียวที่ต้องการระบบอัตโนมัติอีกต่อไป สถานีสูบน้ำระยะไกล พื้นที่เกษตร สถานีไฟฟ้าย่อย แหล่งบำบัดน้ำ และโครงสร้างพื้นฐานด้านพลังงานที่อยู่ห่างไกล ต่างต้องการการรับรู้สถานะการปฏิบัติงานในระดับเดียวกับที่เคยจำกัดอยู่ในศูนย์ปฏิบัติการแบบรวมศูนย์

ความต้องการดังกล่าวกำลังเร่งการนำเทคโนโลยี IoT ผ่านเครือข่ายเซลลูลาร์มาใช้ ซึ่งสามารถเชื่อมต่อสินทรัพย์อุตสาหกรรมได้ไกลเกินกว่าเครือข่ายแบบมีสายทั่วไป

เหตุใดการเชื่อมต่อผ่านเครือข่ายเซลลูลาร์จึงกำลังได้รับความนิยมในระบบอัตโนมัติอุตสาหกรรม

เป็นเวลาหลายปีที่การติดตั้ง IoT ในอุตสาหกรรมพึ่งพา Ethernet, WiFi หรือระบบวิทยุเฉพาะเป็นหลัก แม้เทคโนโลยีเหล่านี้จะมีประสิทธิภาพภายในโรงงาน แต่การนำไปติดตั้งในพื้นที่ห่างไกลกลับทำได้ยากหรือมีค่าใช้จ่ายสูง

โครงสร้างพื้นฐานเซลลูลาร์สมัยใหม่กำลังเปลี่ยนสมการดังกล่าว เทคโนโลยีอย่าง LTE-M และ NB-IoT ในปัจจุบันมีการใช้พลังงานต่ำกว่า การเข้ารหัสที่แข็งแกร่งกว่า และครอบคลุมพื้นที่ทางภูมิศาสตร์กว้างกว่ายุคก่อนหน้าของอุปกรณ์เซลลูลาร์อุตสาหกรรม

ขณะที่ผู้ปฏิบัติงานในอุตสาหกรรมปรับปรุงโครงสร้างพื้นฐานระยะไกลให้ทันสมัย เกตเวย์เซลลูลาร์ก็เข้ามาเสริมระบบที่เชื่อมต่อผ่าน แพลตฟอร์มการสื่อสารและเครือข่ายอุตสาหกรรม และสถาปัตยกรรมการควบคุมแบบกระจายมากขึ้น

เทคโนโลยี IoT ผ่านเครือข่ายเซลลูลาร์ช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานตรวจสอบสินทรัพย์ในสถานที่ที่การติดตั้งโครงสร้างพื้นฐานแบบมีสายทำได้ยากหรือมีต้นทุนสูงเกินไป

LTE-M กับการเปลี่ยนผ่านสู่เครือข่ายอุตสาหกรรมที่ชาญฉลาดยิ่งขึ้น

ปัจจุบัน LTE-M ครองสัดส่วนหลักของการติดตั้ง IoT ในอุตสาหกรรมหลายประเภท เนื่องจากสร้างสมดุลระหว่างประสิทธิภาพการใช้แบนด์วิดท์ อายุการใช้งานแบตเตอรี่ และความน่าเชื่อถือของสัญญาณ LTE-M แตกต่างจากระบบเซลลูลาร์รุ่นก่อนตรงที่ได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับการสื่อสารระหว่างเครื่องจักรกับเครื่องจักรและการตรวจสอบระยะไกลในระยะยาว

โครงสร้างพื้นฐาน 5G ก็กำลังเข้าสู่แวดวงอุตสาหกรรมเช่นกัน แม้ว่าการติดตั้ง 5G ในปัจจุบันมักใช้พลังงานและแบนด์วิดท์ข้อมูลมากกว่า แต่การพัฒนาในอนาคต обещจะมีความหน่วงต่ำเป็นพิเศษ การแบ่งส่วนเครือข่ายที่ดีขึ้น และความสามารถในการขยายระบบที่มากขึ้นสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรม

สำหรับผู้ให้บริการระบบอัตโนมัติในอุตสาหกรรม วิวัฒนาการนี้สร้างโอกาสใหม่ในการนำระบบวินิจฉัยระยะไกล การวิเคราะห์ที่เอดจ์ และระบบบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์มาใช้งานในวงกว้าง

IoT ผ่านเครือข่ายเซลลูลาร์เข้ากับสแตกข้อมูลอุตสาหกรรมได้อย่างไร

ชั้นการขนส่งกำลังกลายเป็นสินทรัพย์เชิงกลยุทธ์

โดยทั่วไป ระบบ IoT อุตสาหกรรมทำงานผ่านหลายเลเยอร์ที่เชื่อมต่อถึงกัน เซนเซอร์รวบรวมข้อมูลทางกายภาพ เครือข่ายการสื่อสารขนส่งข้อมูล ระบบประมวลผลวิเคราะห์ข้อมูล และผู้ปฏิบัติงานใช้แดชบอร์ดหรือแพลตฟอร์มการวิเคราะห์เพื่อประกอบการตัดสินใจ

ภายในโครงสร้างนี้ เลเยอร์การขนส่งมีความสำคัญเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ปัจจุบันการสื่อสารที่เชื่อถือได้เป็นตัวกำหนดว่าสินทรัพย์ระยะไกลจะเข้าร่วมโปรแกรมการบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์ การวิเคราะห์บนคลาวด์ และการจัดการการดำเนินงานแบบรวมศูนย์ได้หรือไม่

โรงงานหลายแห่งที่ผสานระบบตรวจสอบแบบกระจายตัวเข้าด้วยกัน ใช้เทเลเมทรีระยะไกลควบคู่กับ โซลูชัน HMI และคอมพิวเตอร์อุตสาหกรรม เพื่อเพิ่มการมองเห็นการดำเนินงานในหลายไซต์

การตรวจสอบระยะไกลช่วยขยายการมองเห็นการดำเนินงานอุตสาหกรรม

IoT เซลลูลาร์ได้ขยายขอบเขตของระบบอัตโนมัติอย่างมาก ปัจจุบันผู้ดำเนินงานสามารถตรวจสอบสินทรัพย์ที่อยู่ห่างออกไปหลายร้อยกิโลเมตรได้โดยไม่ต้องสร้างโครงสร้างพื้นฐานการสื่อสารเฉพาะ

ขีดความสามารถนี้มีคุณค่าเป็นพิเศษในภาคอุตสาหกรรมต่าง ๆ เช่น น้ำมันและก๊าซ พลังงานหมุนเวียน การทำเหมือง เกษตรกรรม และการบำบัดน้ำ ซึ่งอุปกรณ์มักทำงานอยู่ในพื้นที่ห่างไกลหรือเข้าถึงได้ยาก

เทเลเมทรียังช่วยลดความจำเป็นในการตรวจสอบด้วยตนเอง พร้อมทั้งเพิ่มความรวดเร็วในการตอบสนองเมื่ออุปกรณ์ขัดข้องหรือสภาพแวดล้อมเปลี่ยนแปลง

ระบบตรวจสอบที่เชื่อมต่อกับเครือข่ายในยุคแรกได้วางรากฐานให้กับระบบนิเวศ IoT อุตสาหกรรมขนาดใหญ่ในปัจจุบัน

เหตุใดผู้รวมระบบจึงหันมาใช้สถาปัตยกรรมเซลลูลาร์

ติดตั้งได้รวดเร็วโดยไม่ต้องปรับเปลี่ยนโครงสร้างพื้นฐานมาก

ข้อได้เปรียบที่โดดเด่นประการหนึ่งของ IoT เซลลูลาร์คือความยืดหยุ่นในการติดตั้ง ผู้ดำเนินงานอุตสาหกรรมสามารถติดตั้งอุปกรณ์ระยะไกลได้อย่างรวดเร็วโดยไม่ต้องปรับเปลี่ยนเครือข่ายโรงงานที่มีอยู่หรือขยายโครงสร้างพื้นฐานไฟเบอร์ไปยังพื้นที่ห่างไกล

แนวทางนี้ช่วยลดระยะเวลาโครงการและทำให้โปรแกรมนำร่องสำหรับการตรวจสอบสินทรัพย์ การตรวจวัดสภาพแวดล้อม และการจัดการพลังงานดำเนินการได้ง่ายขึ้น

ผู้รวมระบบผสานอุปกรณ์เอดจ์เซลลูลาร์เข้ากับแพลตฟอร์มจาก ABB, Honeywell และ GE มากขึ้นเรื่อย ๆ เมื่อขยายขีดความสามารถด้านการตรวจสอบไปยังสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรมแบบกระจายตัว

การสื่อสารสำรองช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือของระบบ

โรงงานอุตสาหกรรมใช้เครือข่ายเซลลูลาร์เป็นเส้นทางการสื่อสารสำรองสำหรับโครงสร้างพื้นฐานที่มีความสำคัญต่อภารกิจมากขึ้นเรื่อย ๆ หากเครือข่ายแบบใช้สายหลักขัดข้อง การเชื่อมต่อเซลลูลาร์ยังคงรองรับการรายงานสัญญาณเตือน การวินิจฉัยระยะไกล และการมองเห็นการดำเนินงานได้

ระบบสำรองนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับสาธารณูปโภค โรงงานพลังงาน และผู้ดำเนินงานโครงสร้างพื้นฐาน ซึ่งการสื่อสารหยุดชะงักอาจส่งผลโดยตรงต่อเวลาพร้อมใช้งานและความปลอดภัย

การปฏิบัติงานระยะไกลยังคงขับเคลื่อนความต้องการ

บริษัทอุตสาหกรรมยังคงค้นหาวิธีเพิ่มประสิทธิภาพการปฏิบัติงานพร้อมลดต้นทุนการบำรุงรักษาภาคสนาม เซลลูลาร์ IoT สนับสนุนเป้าหมายนี้โดยตรง ด้วยการช่วยให้บุคลากรจำนวนน้อยลงสามารถดูแลพื้นที่ทางภูมิศาสตร์ที่กว้างขึ้น

การเติบโตของเอดจ์คอมพิวติ้งช่วยเสริมแนวโน้มนี้ให้แข็งแกร่งยิ่งขึ้น เกตเวย์อัจฉริยะสามารถประมวลผลข้อมูลภายในพื้นที่ก่อนส่งเฉพาะข้อมูลที่จำเป็นผ่านเครือข่ายเซลลูลาร์ ช่วยลดการใช้แบนด์วิดท์และต้นทุนการปฏิบัติงาน

คอนโทรลเลอร์เซลลูลาร์สมัยใหม่รองรับระบบอัตโนมัติในสภาพแวดล้อมแยกส่วน ซึ่งการสื่อสารแบบใช้สายดั้งเดิมยังคงทำได้ยาก

ความปลอดภัยและต้นทุนยังคงเป็นข้อพิจารณาสำคัญด้านวิศวกรรม

แม้เซลลูลาร์ IoT จะมีข้อได้เปรียบ แต่วิศวกรยังต้องคำนึงถึงปัจจัยสำคัญด้านการออกแบบ การติดตั้งระบบเซลลูลาร์มีค่าใช้บริการเครือข่ายอย่างต่อเนื่อง และแอปพลิเคชันที่ใช้ข้อมูลจำนวนมากอาจมีค่าใช้จ่ายสูงขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป

ความปลอดภัยทางไซเบอร์ยังคงเป็นข้อกังวลสำคัญ เมื่อสินทรัพย์อุตสาหกรรมจำนวนมากขึ้นเชื่อมต่อโดยตรงกับเครือข่ายภายนอก พื้นที่เสี่ยงต่อการโจมตีก็ขยายตัวอย่างมาก

อย่างไรก็ตาม โซลูชันเซลลูลาร์สำหรับอุตสาหกรรมสมัยใหม่ในปัจจุบันครอบคลุมการสื่อสารแบบเข้ารหัส การทำ VPN tunneling การยืนยันตัวตนที่ปลอดภัย และสถาปัตยกรรมเครือข่ายแบบแบ่งส่วน ความสามารถด้านความปลอดภัยยังคงพัฒนาไปพร้อมกับมาตรฐาน 5G รุ่นใหม่

ผู้ประกอบการอุตสาหกรรมที่ติดตั้งระบบตรวจติดตามระยะไกลกำลังผสานแนวทางการสื่อสารที่ปลอดภัยเข้ากับสถาปัตยกรรมการควบคุมที่มีความยืดหยุ่น เช่น ระบบความปลอดภัย Triconex และ แพลตฟอร์มความปลอดภัย HIMA ในการใช้งานโครงสร้างพื้นฐานสำคัญ

เซลลูลาร์ IoT กำลังกลายเป็นโครงสร้างพื้นฐานหลักสำหรับอุตสาหกรรมระยะไกล

การเติบโตอย่างรวดเร็วของอุปกรณ์อุตสาหกรรมที่เชื่อมต่อกันสะท้อนการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ในตลาดระบบอัตโนมัติ เซลลูลาร์ IoT ไม่ได้ถูกมองว่าเป็นโซลูชันเฉพาะกลุ่มสำหรับการใช้งานแบบแยกส่วนอีกต่อไป

เครือข่ายนี้กำลังกลายเป็นชั้นการสื่อสารพื้นฐานสำหรับการปฏิบัติงานแบบกระจาย ระบบอัจฉริยะที่เอดจ์ การบำรุงรักษาเชิงพยากรณ์ และการจัดการสินทรัพย์ระยะไกล

ขณะที่อุตสาหกรรม 4.0 ขยายตัวสู่สภาพแวดล้อมระยะไกลอย่างต่อเนื่อง การเชื่อมต่อผ่านเครือข่ายเซลลูลาร์จะมีบทบาทมากขึ้นในการกำหนดวิธีที่ระบบอุตสาหกรรมรวบรวม ส่งต่อ และดำเนินการกับข้อมูลปฏิบัติการแบบเรียลไทม์

ภาคอุตสาหกรรมกำลังก้าวสู่อนาคตที่ระยะห่างทางภูมิศาสตร์มีความสำคัญน้อยลงมาก เมื่อเทียบกับความเสถียรของเครือข่ายและการเข้าถึงข้อมูล

ผู้เขียน: Michael Reeves | ผู้สื่อข่าวด้านเทคโนโลยีอุตสาหกรรม

Michael Reeves มีประสบการณ์มากกว่า 12 ปีในการรายงานข่าวด้านเครือข่ายอุตสาหกรรม โครงสร้างพื้นฐานระบบอัตโนมัติระยะไกล และระบบเทคโนโลยีปฏิบัติการ ภูมิหลังของเขาครอบคลุมโครงการผสานรวมภาคสนามที่เกี่ยวข้องกับแพลตฟอร์ม Honeywell, GE, ABB และ Emerson ในภาคพลังงาน สาธารณูปโภค และการตรวจติดตามสิ่งแวดล้อม