Les capteurs britanniques 5G sont les premiers à se connecter aux appareils d’usine
Les ingénieurs de l’Advanced Manufacturing Research Center (AMRC) North West de l’Université de Sheffield ont conçu et construit un capteur 5G natif conçu pour libérer la faible latence et le potentiel de productivité de la 5G dans la fabrication.
« Il n’y a rien de tel disponible dans le secteur manufacturier », déclare le senior AMRC ingénieur logiciel, Dr Aparajithan Sivanathan. « Il s’agit d’un appareil 5G entièrement intégré qui peut être connecté à tout, des machines, capteurs, automatisation et robots aux systèmes de gestion des bâtiments. »
Le Dr Sivanathan dirige le projet de 9,5 millions de livres sterling soutenu par le gouvernement Usine 5G du futur projet qui vise à transformer la fabrication en libérant le potentiel de la 5G pour accélérer la numérisation industrielle. Le projet, d’une durée de deux ans, comprend la mise en place d’un banc d’essai industriel en accès libre, dont un rôle clé sera de connecter chaque équipement d’une usine à un réseau 5G.
« Il y a un énorme appétit pour la connectivité 5G dans la fabrication, mais une pièce majeure manquante au puzzle est la disponibilité limitée des appareils 5G connectant les machines, les robots et les capteurs », explique Sivanathan. « La 5G promet d’offrir une latence ultra-faible – aussi faible que 5 ms – mais le choix disponible pour connecter nos équipements industriels à un réseau 5G est actuellement très limité.
« Les appareils existants sont pour la plupart de qualité grand public, limités aux téléphones mobiles, aux dongles USB ou aux routeurs, et ne conviennent pas à un usage industriel. De plus, plusieurs appareils doivent être connectés en guirlande pour connecter l’équipement industriel à un réseau 5G – chaque appareil ajouté à la chaîne introduit une latence et cela compromet éventuellement l’objectif initial.
Zohaib Farhat, ingénieur en systèmes embarqués chez AMRC, a dirigé le développement du capteur 5G, appelé Ventus. « Nous parlons d’un « budget de latence », explique-t-il, « ainsi, pour chaque appareil que vous intégrez à votre pipeline de connectivité, vous ajoutez au moins quelques millisecondes de latence. Ce dont nous avions besoin pour obtenir une latence ultra-faible, c’était notre propre terminal qui pouvait se connecter directement à notre équipement et au réseau 5G – en fait, un appareil 5G natif.
« Personne n’a produit une intégration directe entre la 5G et un appareil comme celui-ci », ajoute-t-il. D’autres tentatives se sont appuyées sur des équipements 5G connectés à des robots, des machines et des ordinateurs pour créer des réseaux 5G. « Ventus est bien plus avancé que cela », affirme Farhat, « car nous avons intégré la 5G dans le capteur, il n’a donc pas besoin d’être connecté à autre chose.
« Parce que Ventus a intégré la 5G », poursuit-il, « nous avons la latence minimale ultime – si le réseau 5G prend en charge 5 ms, notre banc d’essai pourra prendre en charge 5 ms. Nous avons également ajouté une quantité considérable de puissance de calcul intégrée, ce qui nous permet d’effectuer des traitements à latence extrêmement faible, avant même que les données n’atteignent les ondes radio 5G. Nous pouvons l’utiliser, par exemple, pour compresser des flux vidéo ou exécuter un algorithme FFT (Fast Fourier Transform) sur des données de vibration.
Le capteur 5G à très faible latence de l’AMRC peut intégrer immédiatement des éléments tels que des automates programmables, des robots ou des PC industriels dans les réseaux 5G
« Même avec les capacités de bande passante accrues de la 5G, certains des flux de données à temps critique peuvent être écrasants pour l’infrastructure réseau, en particulier lorsqu’un grand nombre de capteurs sont impliqués », poursuit Farhat. « Il existe également une option pour ajouter une couche de sécurité supplémentaire en cryptant les données avant qu’elles ne soient transmises aux modules sans fil – un autre moyen d’appliquer la politique de confiance zéro. »
La prochaine phase du projet consistera à tester le capteur Ventus 5G dans une installation de banc d’essai de 20 millions de livres sterling qui ouvrira à l’AMRC North West plus tard cette année. « Nous construisons une sorte de conception de référence, donc si une nouvelle machine arrive, nous pourrons l’intégrer immédiatement dans le réseau 5G », explique Farhat. « Ventus est polyvalent et polyvalent, de sorte qu’un ordinateur industriel, un processeur, un bras robotique, un automate programmable ou une machine d’impression 3D peuvent tous devenir compatibles avec la 5G. »
Le responsable du numérique de l’AMRC, le professeur Rab Scott, estime que le travail que le Dr Sivanathan et son équipe font sur Ventus est « un changeur de jeu ».
« La suppression des millisecondes de latence dans le processus de fabrication peut sembler peu », dit-il, « mais cela peut faire la différence entre le succès et l’échec, entre une pièce parfaite et une pièce de rebut.
« Les communications 5G ont le potentiel d’accélérer d’énormes améliorations de la productivité du secteur manufacturier du Royaume-Uni et de s’assurer que la fabrication fait sa part dans la route du Royaume-Uni vers le net zéro – et Ventus est un pionnier pour le secteur. »
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