Firemn� 5G siete: Katalyz�tor digitaliz�cie a Priemyslu 4.0

Mapa �eské republiky s vyzna�ením lokalit, kde u� b�í 5G sít�, vypadá zatím spíš jako kolá� s rozinkami upe�ený šet�ivou hospody�kou. Operátor�m byly kmito�ty 5G p�id�leny na konci roku 2020. Dnes je krom� aglomerací jako Praha, Brno a Ostrava pokryto tímto signálem i n�kolik desítek dalších m�st, v�tšina republiky ale na ultraspolehlivou komunikaci s nízkou latencí teprve �eká. Mobilní operáto�i, v�etn� t�ch virtuálních, slibují rychlý nár�st.

Pro �adu firem je více ne� celkové pokrytí 5G signálem d�le�it�jší to, co se d�je p�ímo v jejich areálu. Aby si vytvo�ily základnu pro vyu�ití širokého spektra aplikací, které by bez „rychlé sít�“ nebylo mo�né implementovat, zavád�jí mobilní privátní 5G sít� (MPN).

Rychlejší, bez zpo�d�ní a na míst�

5G je nový telekomunika�ní standard pro mobilní sít�, který ozna�uje, jak u� sám název napovídá, pátou generaci t�chto systém�. Nahradí postupn� v sou�asnosti vyu�ívanou 4G LTE.

Sí� 5G by m�la být teoreticky a� desetkrát rychlejší a m�la by se vyzna�ovat výrazn� ni�ší latencí, tedy zpo�d�ním mezi akcí a reakcí. Ponechme stranou rychlost stahování videoher na mobilních za�ízeních. Oblastí, kde bude vyu�ití výhod 5G významn�jší, respektive dokonce podmínkou, je komunikace mezi jednotlivými za�ízeními. To m��e být jak obsluha p�ístroj� v domácnosti, tak zejména komunikace mezi stroji a za�ízeními v pr�myslových podnicích.

„Pro plné rozvinutí Pr�myslu 4.0 jsou 5G sít� podmínkou"

„Zjednodušen� �e�eno vy�len�ním �ásti sít�, kterou má licencovanou n�který mobilní operátor, �ist� pro pot�eby ur�itého firemního zákazníka vznikne bezpe�né homogenní prost�edí, které je k dispozici jen jemu, a on sám si rozhoduje, koho do n�j pustí,“ �íká Luboš Lukasík, �editel segmentu korporátních zákazník� spole�nosti T‑Mobile, a pokra�uje: „5G je nejen rychlejší a s velmi nízkou latencí, ale umo��uje i propojit daleko v�tší po�et za�ízení, �idel, senzor�. Na jeden metr �tvere�ní jich m��e být a� n�kolik tisíc, co� p�ináší firmám obrovské mo�nosti.“ Další nezanedbatelnou výhodou 5G sítí je to, �e m��ou zpracovávat data a poskytovat výsledky hned v bezprost�ední blízkosti za�ízení, která se p�es n� p�ipojují.

Wifi u� nesta�í

Pr�mysl 4.0, pod kterým si p�edstavujeme p�edevším digitáln� propojené výrobní systémy, nem��ou firmy de facto bez 5G sítí pln� rozvinout. „Dosud pou�ívané wifi propojení �asto není spolehlivé a datové kabely, krom� toho, �e p�eká�ejí, znamenají vyšší latenci,“ �íká zástupce mobilního operátora a uvádí p�íklad: „Jednou z oblastí, kde se 5G dob�e uplatní, je kontrola. P�edstavte si, �e kamera snímá ve velkém rozlišení nap�íklad kvalitu sváru výrobku. Pokud bude snímky p�enášet 4G signálem, neumo�ní to ve velkém objemu porovnávat získaný obraz se vzorem a v podstat� v reálném �ase vyhodnocovat, zda je výrobek v po�ádku, nebo ne, aby mohl být p�ípadn� vy�azen.“

T‑Mobile spolupracuje s �eskými univerzitami na testování aplikací, které 5G sít� umo��ují. Podílel se na vzniku takzvaných testbed� na �VUT Praha, VUT Brno, VŠB‑TU Ostrava, Technické univerzit� Liberec, ale t�eba i na �eské zem�d�lské univerzit� v pra�ském Suchdole. Zárove� T‑Mobile zkoumá další mo�nosti vyu�ití pro mate�skou firmu Deutsche Telecom.

Tempo zpomalilo

Kontrola kvality je jen jedním z p�íklad�. Je mnoho dalších aplikací, které se díky sítím 5G stávají reálnými. Rychlou a bezchybnou odezvu ze server� vy�adují nap�íklad aplikace virtuální reality, díky kterým m��e pracovat technik na stejné operaci jako jeho kolega na druhé stran� zem�koule. Stejn� tak se bez 5G sítí neobejdou autonomní vozidla v�etn� t�ch, která obsluhují výrobní proces a zajiš�ují logistiku.

Je z�ejmé, �e 5G sít� posunou digitalizaci o mílové kroky dop�edu. Luboš Lukasík �íká, �e zatímco zavád�ní 5G sítí jde rychle, reakce výrobních firem na technologickou zm�nu je zatím spíše pomalá.

„5G sít� budou pro �eské firmy v budoucnu naprosto klí�ové. Bez nich by bylo velmi t�ké domácí závody pln� digitalizovat, jak to vidíme v t�ch nejvysp�lejších ekonomikách,“ upozor�uje Radek Špicar, viceprezident pro hospodá�skou politiku a export Svazu pr�myslu a dopravy �R, a dodává: „Intenzivní investice do digitalizace, automatizace a robotizace jsme mezi �eskými pr�myslovými firmami vid�li v pr�b�hu covidu. Posléze se ale jejich tempo zpomalilo, tak jak firmy za�aly bojovat s energetickou krizí. Kv�li ní za�aly investovat p�edevším do energetických úspor a obnovitelných zdroj� energie. Je tedy pot�eba investice do digitalizace a rozvoje 5G sítí znovu nastartovat, aby �eským firmám v této d�le�ité oblasti neujel vlak.“

„Reakce firem na technologickou zm�nu je zatím pomalá.“

Podle n�ho jsou tyto investice v �eské republice o to d�le�it�jší, �e trpíme chronickým nedostatkem pracovník�, které je práv� díky automatizaci mo�né nahradit, a také kv�li ni�ší produktivit� práce, kterou �eská ekonomika vykazuje v porovnání s nejvysp�lejšími evropskými ekonomikami.

Toyota, ŠKODA, Continental

T‑Mobile loni instaloval první MPN ve spole�nosti Kvados, která ji chce vyu�ít zejména pro autonomní vozítka ve skladech. Není ale jediný. V lo�ském roce ohlásilo podobné projekty i n�kolik firem, za nimi� stojí další dva operáto�i. Zatímco Vodafone se anga�uje nap�íklad ve ŠKODA AUTO, O2 má jako prvního komer�ního zákazníka pro provoz MPN spole�nost BD Sensors. Na za�átku roku 2023 jsou podobných firem v �esku ale zatím nanejvýš desítky.

Na konci lo�ského roku vznikla MPN také v kolínské Toyot�. „Privátní sí� 5G nám umo�ní dále optimalizovat výrobní i logistické procesy p�i spln�ní našich po�adavk� na spolehlivost a zabezpe�ení. S T‑Mobilem jsme ušli dlouhou cestu od studie proveditelnosti a� k vlastní síti, kde m��eme d�kladn� otestovat hned n�kolik konkrétních aplikací a pak se rozhodnout, jakou cestou k vyu�ití technologie standalone 5G se vydáme v rámci evropských výrobních závod�,“ �íká k tomu Aleš Höfner, �editel IT spole�nosti Toyota Motor Manufacturing Czech Republic.

Ve ŠKODA AUTO probíhají testy n�kolika mo�ností vyu�ití v rámci závodu. „Vyhodnocujeme efektivitu zvolených �ešení a rozhodujeme o dalším postupu. Privátní sí� 5G je pro ŠKODA AUTO milníkem na cest� k chytrému výrobnímu závodu. Tato technologie nabízí enormní potenciál pro budoucí inovace, nap�íklad v oblasti prediktivní údr�by nebo optické kontroly p�i konstrukci karoserie. Standard sít� 5G otevírá nové mo�nosti také pro autonomní p�epravu v logistice, rozší�enou realitu ve výrob� a pro mnoho dalších vyu�ití,“ uvádí za �eskou automobilku tiskový mluv�í Martin Je�ek.

Také spole�nost Continental Automotive v Brandýse nad Labem vnímá 5G sí� jako budoucí nedílnou �ást IT infrastruktury pro výrobní projekty v rámci konceptu Digitálního výrobního závodu. „Aktuáln� jsme t�sn� p�ed objednáním a implementací v rámci p�edem definované �ásti výroby, kde chceme tuto sí� otestovat. Jeliko� momentáln� neexistují �ádné aktuální projekty, které mají 5G jako nutnou podmínku, chceme v následujících t�ech letech vybudovat takzvaný Proof‑of‑Concept, kde budou vznikat a ladit se budoucí aplikace spojené s 5G mobilní privátní sítí,“ up�es�uje Jakub Hamerník, který projekt 5G sít� v Brandýse �ídí. Podle n�ho tato privátní sí� zvýší datovou propustnost IT infrastruktury a datovou dostupnost, umo�ní p�ipojit další za�ízení a zlepší mobilitu za�ízení na výrobní ploše.

Nic slo�itého

Podle Luboše Lukasíka není na zavedení MPN ve firm� nic slo�itého a nep�edstavuje to pro podnik ani velký náklad. Mobilní operátor umístí sto�áry a zap�j�í pot�ebná za�ízení. Poté se platí m�sí�ní paušál, obvykle v �ádu desetitisíc�, za správu a údr�bu.

Pokud jde o propojení 5G sít� s ji� d�íve ve firm� instalovanými za�ízeními, ve v�tšin� p�ípad� to také není problém. �asto podle Luboše Lukasíka sta�í p�idat správný modul. „Naši pracovníci seznámí IT odd�lení ve firm� s tím, co 5G sít� umí. Najít oblasti, kde budou nejv�tším p�ínosem a kde je tedy budou pou�ívat, to u� je na nich,“ dodává.

Pro úplnost nutno dodat, �e podniky m��ou své plány realizovat i bez ohledu na to, jestli jejich operátor u� v lokalit� tuto sí� zprovoznil, nebo ne. O vybudování se m��e postarat i n�který ze systémových operátor�.

Kde se uplat�ují 5G sít� ve firmách a co umo��ují

Autonomn� �ízená vozidla (AGV)

• Sní�ení náklad� vým�nou vozík� s �idi�em za AGV
• Flexibilní a optimalizované propojení výrobních proces�
• Vyšší výkon, spolehlivost, mén� provozních rizik
• Ideální pro vyu�ití AGV p�i p�echodu z vnit�ních do venkovních prostor nebo p�ejezdu mezi halami
• Optimální logistika a �ízení sklad�

Strojové rozpoznávání a zpracování obrazu

• Dokonalejší zajišt�ní kvality zalo�ené na optické analýze �ízené um�lou inteligencí
• Mo�nost kompletní kontroly všech vyráb�ných díl�
• Rychlejší výroba díky velmi rychlé detekci defekt�
• Sní�ení náklad� na procesy v oblasti zajišt�ní kvality

Rozší�ená a virtuální realita

• 5G díky nízké latenci umo��uje dlouhodob�jší práci v prost�edí rozší�ené anebo virtuální reality
• Vizualizace dat v reálném prost�edí a v daném kontextu
• Úspora náklad� a �asu p�i školení pracovník�
• Vzdálené navád�ní pracovník� údr�by – zrychlení procesu údr�by a úspora cestovních náklad�

Sb�r dat z výrobních za�ízení a senzor�

• Prediktivní údr�ba – úspora náklad� díky predikci mo�ných závad (p�ípadná závada nezastaví výrobu)
• M��ení, predikce a optimalizace spot�eby elektrické energie
• Optimalizace a sledování vytí�ení stroj�
• Plánování výroby s maximálním vyu�itím dostupných zdroj� v reálném �ase
• Další uplatn�ní

Univerzitní 5G sí� . P�enos dat vy�ešen

Výzkumný tým profesora Pavla Václavka ve St�edoevropském technologickém institutu (CEITEC) na Vysokém u�ení technickém v Brn� má rozsáhlé aktivity v oblasti technologií Pr�mysl 4.0 a rovn� v oblasti elektromobility a vysoce automatizovaných vozidel. V obou t�chto aplika�ních doménách se objevuje problém p�enosu dat mezi r�znými �ástmi systému, kde je �asto technicky obtí�né drátové p�ipojení. A sou�asn� tyto systémy mají vysoké nároky na nízkou latenci (nap�íklad z d�vodu funk�ní bezpe�nosti), spolehlivost a bezpe�nost p�enosu dat. A práv� takové vlastnosti nabízejí nastupující 5G sít�. V CEITECu spustili vlastní privátní 5G SA sí� v listopadu lo�ského roku ve spolupráci s firmou T‑Mobile.

„Obecn� nám 5G sí� umo�ní nasadit bezdrátové komunikace tam, kde to dosud nebylo mo�né nebo ú�elné. V oblasti pr�myslových technologií hodláme �ešit vyu�ití 5G pro automatiza�ní sí�, sb�r dat ze senzor� a �ízení robotických systém� kooperujících s �lov�kem. Sou�asn� máme i aktivity v oblasti automobilových technologií, kde �ešíme nap�íklad vývoj systému pro dálkovou teleoperaci vozidel a stroj�. Jiným p�íkladem je pak �ešená problematika dálkové diagnostiky pohon� pro budoucí elektromobily,“ vysv�tluje Pavel Václavek.

Tým Kybernetika a robotika v CEITECu je zam��en p�edevším na aplikovaný výzkum, tak�e jednozna�n� mí�í na výsledky s reálnou vyu�itelností v pr�myslu. Prakticky všechny výzkumné aktivity probíhají ve spolupráci s p�edními evropskými firmami, a to zejména z automobilového pr�myslu. „Bohu�el, v�tšina spolupráce b�í spíše s firmami z N�mecka, Rakouska a Francie, podíl firem z �R na spolupráci není v našem p�ípad� p�íliš velký,“ uvádí profesor Pavel Václavek.

„V CEITECu pom��e 5G sí� také p�i vývoji systému pro dálkovou teleoperaci vozidel a stroj�.“

Aktivity, které umo�ní nasazení 5G sítí, mají ur�it� komer�ní potenciál. V tomto okam�iku je ale p�ed�asné je odhadovat, proto�e první projekty vyu�ívající tuto technologii budou mít podle profesora Václavka komer�n� uplatnitelné výsledky za dva a� t�i roky.

K financování výzkumu vyu�ívají v CEITECu r�zné zdroje, jak granty z dota�ních program�, tak komer�ní p�íjmy z projekt� smluvního výzkumu financovaného pr�myslovými partnery. Ve výzkumu p�evládají p�edevším velké mezinárodní projekty �ešení komplexních technologických problém�.

Vedle výzkumu �eší v CEITECu i dva projekty p�inášející zajímavé mo�nosti pro malé a st�ední firmy. „Prvním je evropský digitální inova�ní hub EDIH DIGIMAT zam��ený na digitalizaci, automatizaci a robotizaci výrobních proces�. Druhým pak projekt z výzvy testing and experimental facilities TEF AI‑MATTERS �ešící aplikace um�lé inteligence ve výrobních systémech. Principem obou t�chto projekt� je poskytování slu�eb v oblasti testování, poradenství a podpory p�i zavád�ní digitalizace a AI do výrobních proces� malých a st�edních firem. Ty tak mohou získat p�ístup k naší testovací infrastruktu�e (v�etn� 5G sít�) a dalším slu�bám jen za opravdu symbolický poplatek. V�tšina náklad� je financována z prost�edk� EU a národního rozpo�tu,“ konstatuje profesor Pavel Václavek z CEITECu.