Industry 4.0 กำลังขยายขอบเขตไปไกลกว่าผนังโรงงานแบบดั้งเดิม

การปฏิวัติอุตสาหกรรมครั้งแรกเปลี่ยนแปลงการผลิตด้วยพลังงานไอน้ำและการใช้เครื่องจักร ปัจจุบัน Industry 4.0 กำลังขับเคลื่อนการเปลี่ยนแปลงอีกครั้ง คราวนี้ผ่านข้อมูลที่เชื่อมต่อถึงกัน ระบบอัจฉริยะแบบกระจาย และการมองเห็นการดำเนินงานอุตสาหกรรมแบบเรียลไทม์

โรงงานไม่ใช่สภาพแวดล้อมเพียงแห่งเดียวที่ต้องการระบบอัตโนมัติอีกต่อไป สถานีสูบน้ำระยะไกล พื้นที่เกษตร สถานีไฟฟ้าย่อย โรงบำบัดน้ำ และโครงสร้างพื้นฐานด้านพลังงานที่อยู่ห่างไกล ล้วนต้องการการรับรู้สถานะการดำเนินงานในระดับเดียวกับที่เคยจำกัดอยู่ในสถานที่ปฏิบัติงานแบบรวมศูนย์

ความต้องการดังกล่าวกำลังเร่งการนำเทคโนโลยี IoT ผ่านเครือข่ายเซลลูลาร์มาใช้ ซึ่งสามารถเชื่อมต่อสินทรัพย์อุตสาหกรรมได้ไกลเกินกว่าเครือข่ายแบบใช้สายทั่วไป

เหตุใดการเชื่อมต่อผ่านเครือข่ายเซลลูลาร์จึงได้รับความนิยมเพิ่มขึ้นในระบบอัตโนมัติอุตสาหกรรม

เป็นเวลาหลายปีที่การติดตั้ง IoT ในอุตสาหกรรมพึ่งพา Ethernet, WiFi หรือระบบวิทยุเฉพาะเป็นหลัก แม้เทคโนโลยีเหล่านี้จะมีประสิทธิภาพภายในโรงงาน แต่การติดตั้งในสภาพแวดล้อมห่างไกลกลับทำได้ยากหรือมีค่าใช้จ่ายสูง

โครงสร้างพื้นฐานเซลลูลาร์สมัยใหม่เปลี่ยนสมการดังกล่าว เทคโนโลยีอย่าง LTE-M และ NB-IoT ในปัจจุบันใช้พลังงานน้อยลง มีการเข้ารหัสที่แข็งแกร่งขึ้น และครอบคลุมพื้นที่ทางภูมิศาสตร์กว้างขวางกว่าอุปกรณ์เซลลูลาร์อุตสาหกรรมรุ่นก่อน

ขณะที่ผู้ประกอบการอุตสาหกรรมปรับปรุงโครงสร้างพื้นฐานระยะไกล เกตเวย์เซลลูลาร์ก็เข้ามาเสริมระบบที่เชื่อมต่อผ่าน แพลตฟอร์มการสื่อสารและเครือข่ายอุตสาหกรรม และสถาปัตยกรรมการควบคุมแบบกระจายมากขึ้น

เทคโนโลยี IoT ผ่านเครือข่ายเซลลูลาร์ช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานตรวจสอบสินทรัพย์ในสถานที่ที่โครงสร้างพื้นฐานแบบใช้สายไม่เหมาะสมหรือมีต้นทุนสูงเกินไป

LTE-M และการเปลี่ยนผ่านสู่เครือข่ายอุตสาหกรรมอัจฉริยะยิ่งขึ้น

ปัจจุบัน LTE-M ครองการใช้งาน IoT ในอุตสาหกรรมจำนวนมาก เนื่องจากสร้างสมดุลระหว่างประสิทธิภาพการใช้แบนด์วิดท์ อายุการใช้งานแบตเตอรี่ และความน่าเชื่อถือของสัญญาณ ต่างจากระบบเซลลูลาร์รุ่นก่อน ๆ LTE-M ได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับการสื่อสารระหว่างเครื่องจักรกับเครื่องจักรและการตรวจสอบระยะไกลในระยะยาว

โครงสร้างพื้นฐาน 5G กำลังเข้าสู่ภูมิทัศน์อุตสาหกรรมเช่นกัน แม้ว่าการติดตั้ง 5G ในปัจจุบันมักใช้พลังงานและแบนด์วิดท์ข้อมูลมากกว่า แต่การพัฒนาในอนาคตให้คำมั่นว่าจะมีความหน่วงต่ำมาก การแบ่งส่วนเครือข่ายที่ดียิ่งขึ้น และความสามารถในการรองรับการขยายตัวที่มากขึ้นสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรม

สำหรับผู้ให้บริการระบบอัตโนมัติในอุตสาหกรรม การเปลี่ยนแปลงนี้สร้างโอกาสใหม่ในการนำระบบวินิจฉัยระยะไกล การวิเคราะห์ที่เอดจ์ และระบบบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์มาใช้งานในวงกว้าง

IoT ผ่านเครือข่ายเซลลูลาร์เข้ากับชุดข้อมูลอุตสาหกรรมได้อย่างไร

ชั้นการขนส่งกำลังกลายเป็นสินทรัพย์เชิงกลยุทธ์

โดยทั่วไป ระบบ IoT อุตสาหกรรมทำงานผ่านหลายชั้นที่เชื่อมต่อถึงกัน เซนเซอร์จะรวบรวมข้อมูลทางกายภาพ เครือข่ายการสื่อสารจะส่งผ่านข้อมูล ระบบประมวลผลจะวิเคราะห์ข้อมูล และผู้ปฏิบัติงานจะใช้แดชบอร์ดหรือแพลตฟอร์มการวิเคราะห์เพื่อประกอบการตัดสินใจ

ภายในโครงสร้างนี้ ชั้นการขนส่งมีความสำคัญเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง การสื่อสารที่เชื่อถือได้ในปัจจุบันเป็นตัวกำหนดว่าทรัพย์สินระยะไกลจะเข้าร่วมโปรแกรมการบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์ การวิเคราะห์บนคลาวด์ และการจัดการการปฏิบัติงานแบบรวมศูนย์ได้หรือไม่

โรงงานหลายแห่งที่ผสานรวมระบบตรวจสอบแบบกระจายตัวจะผสานเทเลเมทรีระยะไกลเข้ากับแพลตฟอร์มต่าง ๆ เช่น โซลูชัน HMI และคอมพิวเตอร์อุตสาหกรรม เพื่อเพิ่มการมองเห็นสถานะการปฏิบัติงานในหลายไซต์

การตรวจสอบระยะไกลช่วยเพิ่มการมองเห็นสถานะของภาคอุตสาหกรรม

IoT แบบเซลลูลาร์ช่วยขยายขอบเขตของระบบอัตโนมัติได้อย่างมาก ปัจจุบันผู้ปฏิบัติงานสามารถตรวจสอบทรัพย์สินที่อยู่ห่างออกไปหลายร้อยกิโลเมตรได้โดยไม่ต้องสร้างโครงสร้างพื้นฐานการสื่อสารเฉพาะ

ความสามารถนี้มีคุณค่าอย่างยิ่งในภาคส่วนต่าง ๆ เช่น น้ำมันและก๊าซ พลังงานหมุนเวียน เหมืองแร่ เกษตรกรรม และการบำบัดน้ำ ซึ่งอุปกรณ์มักทำงานอยู่ในสถานที่ห่างไกลหรือเข้าถึงได้ยาก

ระบบเทเลเมทรียังช่วยลดความจำเป็นในการตรวจสอบด้วยตนเอง พร้อมเพิ่มความรวดเร็วในการตอบสนองเมื่ออุปกรณ์ขัดข้องหรือสภาพแวดล้อมเปลี่ยนแปลง

ระบบตรวจสอบที่เชื่อมต่อกับเครือข่ายในยุคแรกได้วางรากฐานให้กับระบบนิเวศ IoT อุตสาหกรรมขนาดใหญ่ในปัจจุบัน

เหตุใดผู้รวมระบบจึงหันมาใช้สถาปัตยกรรมแบบเซลลูลาร์

ติดตั้งได้รวดเร็วโดยไม่ต้องปรับเปลี่ยนโครงสร้างพื้นฐานมาก

ข้อได้เปรียบที่โดดเด่นประการหนึ่งของ IoT แบบเซลลูลาร์คือความยืดหยุ่นในการติดตั้ง ผู้ปฏิบัติงานอุตสาหกรรมสามารถติดตั้งอุปกรณ์ระยะไกลได้อย่างรวดเร็ว โดยไม่ต้องปรับเปลี่ยนเครือข่ายโรงงานที่มีอยู่หรือขยายโครงสร้างพื้นฐานไฟเบอร์ไปยังพื้นที่ห่างไกล

แนวทางนี้ช่วยลดระยะเวลาโครงการและทำให้โปรแกรมนำร่องสำหรับการตรวจสอบทรัพย์สิน การตรวจวัดสภาพแวดล้อม และการจัดการพลังงานดำเนินการได้ง่ายขึ้น

ผู้รวมระบบมักผสานอุปกรณ์เอดจ์แบบเซลลูลาร์เข้ากับแพลตฟอร์มจาก ABB, Honeywell และ GE มากขึ้นเรื่อย ๆ เมื่อต้องขยายความสามารถในการตรวจสอบไปยังสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรมแบบกระจายตัว

การสื่อสารสำรองช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือของระบบ

สถานประกอบการอุตสาหกรรมใช้เครือข่ายเซลลูลาร์เป็นเส้นทางการสื่อสารสำรองสำหรับโครงสร้างพื้นฐานที่มีความสำคัญต่อภารกิจมากขึ้นเรื่อย ๆ หากเครือข่ายแบบใช้สายหลักขัดข้อง การเชื่อมต่อผ่านเซลลูลาร์ยังคงรองรับการรายงานสัญญาณเตือน การวินิจฉัยระยะไกล และการมองเห็นสถานะการปฏิบัติงานได้

ความซ้ำซ้อนนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับสาธารณูปโภค สถานประกอบการด้านพลังงาน และผู้ดำเนินงานโครงสร้างพื้นฐาน ซึ่งการหยุดชะงักของการสื่อสารอาจส่งผลโดยตรงต่อความพร้อมใช้งานและความปลอดภัย

การปฏิบัติงานระยะไกลยังคงขับเคลื่อนความต้องการ

บริษัทอุตสาหกรรมยังคงค้นหาวิธีเพิ่มประสิทธิภาพการดำเนินงานพร้อมลดต้นทุนการบำรุงรักษาภาคสนาม Cellular IoT สนับสนุนเป้าหมายนี้โดยตรง ด้วยการช่วยให้บุคลากรจำนวนน้อยลงสามารถกำกับดูแลพื้นที่ทางภูมิศาสตร์ที่กว้างขึ้น

การเพิ่มขึ้นของเอดจ์คอมพิวติ้งยิ่งช่วยเสริมแนวโน้มนี้ เกตเวย์อัจฉริยะสามารถประมวลผลข้อมูลภายในพื้นที่ก่อนส่งเฉพาะข้อมูลที่จำเป็นผ่านเครือข่ายเซลลูลาร์ ช่วยลดการใช้แบนด์วิดท์และต้นทุนการดำเนินงาน

คอนโทรลเลอร์เซลลูลาร์สมัยใหม่รองรับระบบอัตโนมัติอุตสาหกรรมในสภาพแวดล้อมห่างไกล ซึ่งการสื่อสารแบบใช้สายแบบดั้งเดิมยังทำได้ยาก

ความปลอดภัยและต้นทุนยังคงเป็นปัจจัยสำคัญที่วิศวกรต้องพิจารณา

แม้ Cellular IoT จะมีข้อได้เปรียบ แต่วิศวกรยังต้องคำนึงถึงปัจจัยสำคัญด้านการออกแบบ การติดตั้งระบบเซลลูลาร์มีค่าใช้บริการเครือข่ายอย่างต่อเนื่อง และแอปพลิเคชันที่ใช้ข้อมูลจำนวนมากอาจมีค่าใช้จ่ายสูงขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป

ความมั่นคงปลอดภัยทางไซเบอร์ยังคงเป็นข้อกังวลสำคัญ เมื่อสินทรัพย์อุตสาหกรรมจำนวนมากขึ้นเชื่อมต่อโดยตรงกับเครือข่ายภายนอก พื้นที่เสี่ยงต่อการโจมตีก็ขยายตัวอย่างมาก

อย่างไรก็ตาม โซลูชันเซลลูลาร์สำหรับภาคอุตสาหกรรมสมัยใหม่ครอบคลุมการสื่อสารแบบเข้ารหัส การทำ VPN tunneling การยืนยันตัวตนที่ปลอดภัย และสถาปัตยกรรมเครือข่ายแบบแบ่งส่วน ความสามารถด้านความปลอดภัยยังคงพัฒนาอย่างต่อเนื่องควบคู่ไปกับมาตรฐาน 5G รุ่นใหม่

ผู้ประกอบการอุตสาหกรรมที่ติดตั้งระบบตรวจติดตามระยะไกลกำลังผสานแนวปฏิบัติด้านการสื่อสารที่ปลอดภัยเข้ากับสถาปัตยกรรมควบคุมที่มีความทนทาน เช่น ระบบความปลอดภัย Triconex และ แพลตฟอร์มความปลอดภัย HIMA ในการใช้งานโครงสร้างพื้นฐานสำคัญ

Cellular IoT กำลังกลายเป็นโครงสร้างพื้นฐานหลักสำหรับอุตสาหกรรมระยะไกล

การเติบโตอย่างรวดเร็วของอุปกรณ์อุตสาหกรรมที่เชื่อมต่อถึงกันสะท้อนการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ในตลาดระบบอัตโนมัติ Cellular IoT ไม่ได้ถูกมองว่าเป็นโซลูชันเฉพาะทางสำหรับแอปพลิเคชันแบบแยกส่วนอีกต่อไป

เทคโนโลยีนี้กำลังกลายเป็นชั้นการสื่อสารพื้นฐานสำหรับการดำเนินงานแบบกระจายตัว ระบบอัจฉริยะที่ขอบเครือข่าย การบำรุงรักษาเชิงพยากรณ์ และการจัดการสินทรัพย์ระยะไกล

ขณะที่ Industry 4.0 ขยายตัวอย่างต่อเนื่องสู่สภาพแวดล้อมระยะไกล การเชื่อมต่อผ่านเครือข่ายเซลลูลาร์จะมีบทบาทสำคัญมากขึ้นในการกำหนดวิธีที่ระบบอุตสาหกรรมรวบรวม ส่งต่อ และดำเนินการกับข้อมูลปฏิบัติการแบบเรียลไทม์

ภาคอุตสาหกรรมกำลังก้าวสู่อนาคตที่ระยะทางทางภูมิศาสตร์มีความสำคัญน้อยลงมาก เมื่อเทียบกับความเสถียรของเครือข่ายและการเข้าถึงข้อมูล

ผู้เขียน: Michael Reeves | ผู้สื่อข่าวด้านเทคโนโลยีอุตสาหกรรม

Michael Reeves มีประสบการณ์มากกว่า 12 ปีในด้านเครือข่ายอุตสาหกรรม โครงสร้างพื้นฐานระบบอัตโนมัติระยะไกล และระบบเทคโนโลยีปฏิบัติการ ประสบการณ์ของเขาครอบคลุมโครงการบูรณาการภาคสนามที่เกี่ยวข้องกับแพลตฟอร์ม Honeywell, GE, ABB และ Emerson ในภาคพลังงาน สาธารณูปโภค และการตรวจติดตามสิ่งแวดล้อม