Raziskave zanesljivosti in učinkovitosti računanja na robu v pametni tovarni z uporabo tehnologij 5G

Zaradi vse večje dinamičnosti potreb trga in individualiziranih naročil morajo tovarne prihodnosti (FoF - Factory of the Future) temeljiti na visoki fleksibilnosti, agilnosti in učinkovitosti proizvodnih procesov in sistemov. Učinkovitost procesov v FoF oz. v Pametni Tovarni (PT) je v veliki meri odvisna od vpeljave in rabe omogočitvenih tehnologij industrije 4.0 in od prenosa ter obdelave velikih količin podatkov, ki se v PT nenehno generirajo v realnem času. Pomembno vlogo pri tem ima koncept prenosa podatkov in računanja v oblaku, ki ima mnoge pomanjkljivosti. Po drugi strani pa se pojavlja v zadnjem času za obdelavo podatkov (analitika podatkov) in uporabo v pametni tovarni veliko bolj učinkovit koncept oz. tehnologija računanja na robu (EC – Edge Computing), podprt s tehnološkim standardom brezžičnih omrežij 5G. Ta tehnologija omogoča v primerjavi s predhodniki (3G, 4G) bolj učinkovito digitalizacijo procesov, enostavnejšo povezljivost sistemov, hiter in zanesljiv zajem ter prenos in obdelavo podatkov ter nenazadnje izvedbo optimizacije proizvodnih procesov v realnem času s pomočjo digitalnih dvojčkov (DD). Razvijalci in ponudniki 5G omrežij se zaradi pomanjkanja poznavanja proizvodnih procesov in sistemov (PPS) soočajo s težavami pri implementaciji tehnologij 5G v PPS z distribuirano krmilno strukturo, ki upošteva paradigmo računanja na robu. Poleg tega proizvodna podjetja še ne poznajo pravega načina za implementacijo 5G ter njihove vplive in učinke na PPS. Zato nameravamo v okviru predlaganega projekta za optimizacijo in doseganje večje fleksibilnosti ter agilnosti PPS razviti metodologijo implementacije 5G v koncept računanja na robu in optimizacijska orodja za zajem in obdelavo procesnih parametrov na robu. V prvem delu nameravamo uporabiti analitične pristope kot je teorija grafov za postavitev novega koncepta distribuiranih sistemov, ki bo temeljil na znanju in izkušnjah projektne skupine s področja referenčnih arhitekturnih modelov pametne tovarne (LASFA – LASIM Smart Factory Architecture). V tem sklopu bomo zasnovali tudi nove koncepte omrežij robnih naprav. V drugem delu nameravamo uporabiti modeliranje za razvoj in analizo različnih pristopov povezljivosti sistemov in zaznavanja procesorske moči posameznih robnih naprav in analize obremenitev 5G omrežja pri različnih primerih proizvodnih procesov. Tretji del projekta zajema eksperimentalne pristope za analizo in verifikacijo novih konceptov in optimizacijskih orodij ter vpliva tehnologij 5G na stopnjo prilagodljivosti oz. odzivnosti proizvodnih procesov in sistemov. Projekt bomo izvajali priznani strokovnjaki s področja, kakor tudi doktorandi in mladi raziskovalci. Rezultati raziskav bodo uporabni tako za razvijalce 5G kot tudi za uporabnike v proizvodni industriji. Razvito metodologijo implementacije 5G v koncept računanja na robu in optimizacijska orodja za zajem in obdelavo procesnih parametrov na robu bomo v zadnji fazi projekta preizkusili v realnem laboratorijskem okolju pametne tovarne v Demo centru na UL FS, ki je že zgrajen po konceptu EC in ima že delno nameščeno lokalno 5G omrežje. K laboratorijskim preizkusom bomo pritegnili pomembnejša slovenska podjetja na strani ponudnikov 5G storitev, kakor tudi na strani proizvodnih podjetij (uporabnikov digitalnih tehnologij) in s tem nakazali možnost razširjanja rezultatov projekta in njihovo uporabnost v realnem proizvodnem sektorju, še posebej v malih in srednje-velikih podjetjih (SME).