雖然消費者對圍繞5G改善移動設備性能有很大興趣，但工業公司也非常需要在其設施內實施該技術。這是因為對工廠的創新和數字化的需求從未如此之大。當涉及到改善材料流動，從而減少機器空閑時間和其他干擾時，使用自主移動機器人（AMR）與其他計算和連接技術相結合，往往是最佳解決方案。

事實上，AMR車隊的規模不斷擴大，工業4.0和工業物聯網（IIoT）技術在車間的使用也在推動著采用工業級5G專用無線通信的需求。需要升級到能力更強的通信技術，以可靠、低延遲的連接來處理增加的網絡負荷。

為了實現高效的流程和操作，AMR在正確的時間獲得正確的工作任務，能夠在預期的時間執行任務，并與其他AMR和現場條件協調好，這是至關重要的。為了執行這些和其他任務，需要高速和可靠的連接。由于這些原因，AMR和5G無線領域的行業領導者正在聯手推出這些技術在現場的協調使用。

行動中的AMRs

設施內的材料運輸通常是一個手動或半自動的過程，靈活性有限。多年來，AMR已經被應用于改善這種情況，在設施內提供可靠的材料運輸，同時改善工人的安全。AMR通過減少機器等待材料的空閑時間，直接提高了整體設備效率（OEE）。它們還最大限度地減少了人們執行平凡的、重復的和不方便的任務的需要。

雖然AMR在某種程度上是獨立運行的，但它們也必須在靠近人、設備和其他工業車輛的地方安全工作，這就要求它們進行智能導航和協調（圖1）。車載傳感器完成了部分工作，但大部分的互動是通過與車隊管理系統的無線通信進行的。為了充分釋放運營價值，一個高效和精心規劃的AMR車隊還需要非常靈活，以滿足不同的需求。正確使用，典型的AMR投資回報率不到24個月。

圖1：像圖中的OMRON模型一樣的AMR需要可靠的無線通信，以便它們能夠安全有效地導航并與人、設備和其他工業車輛協調。| 資料來源：OMRON

今天的AMR與Wi-Fi配合得很好，但有許多令人信服的理由，本地現場5G連接可以提高AMR的性能。在某些情況下，AMR是在已經用于商業和其他IIoT目的的現有Wi-Fi系統上實施的，限制了網絡性能。其他較新的AMR功能正在加劇對增加帶寬和更好響應時間的需求。

增加更深層次的應用自動化，從半自動化發展到完全自動化

多傳感器融合框架，如板上和板下的檢測相機

大批量、小批量材料的可追溯性

當Wi-Fi網絡被用于太多的目的時，它就會變得滿載和超載，對于非關鍵性的應用，它們可能仍然足夠，但實時功能會受到影響。一些用戶碰上了Wi-Fi的挑戰，比如：

1.有限的/零星的覆蓋

2.接入點之間不可靠的交接

3.不斷下降的帶寬

4.不可預知的延時

5.不夠的網絡安全

雖然一個小型的AMR車隊可能使用Wi-Fi就可以了，但規模、功能和負載的任何增加通常都需要為這些關鍵任務應用提供專用的網絡解決方案。成功和可擴展的AMR部署需要可預測的網絡性能，以提高OEE，并提供更快的投資回報率。

5G的優勢

Wi-Fi是非常以IT為中心的，并不是為了在最具挑戰性的環境中運行而設想的。諾基亞一直在為通信服務提供商和企業提供2G（GSM）、3G（UMTS）、4G（LTE）和5G蜂窩網絡，是全球私人無線網絡的領導者。雖然第一代移動通信的要求主要是由專注于消費者需求的服務提供商推動的，但5G的情況已經改變。

工業自動化公司根據OT的需求，在定義5G標準的要求上做出了貢獻。此外，像歐姆龍和諾基亞這樣的公司已經建立了戰略伙伴關系，以加快5G解決方案在工業領域的使用，幫助向工業4.0邁進。5G技術在許多Wi-Fi可能出現問題的領域進行了改進，據估計，它在實時制造環境的可用性和優化方面的性能提高了25%（圖2）。

圖2：諾基亞是開發5G技術的行業領導者，這些技術在各方面都優于Wi-Fi。|來源：OMRON

5G正在分階段推出，其基石是基于在包括工業在內的所有環境中對以下方面的優化（圖3）：

1.帶寬

2.延遲和可靠性

3.大規模的物聯網連接

工業參與的一個例子是5G對時間敏感網絡（TSN）等關鍵方面的支持，確保關鍵通信在1毫秒內完成交易。適用于工業應用的其他頂級5G性能特征包括。

1.容量：每平方公里可處理100萬個連接設備

2.室內覆蓋：通常是20-60米的接入點半徑，能夠穿透多個建筑物墻壁

3.服務質量（QoS）：具有優先權的流量管理

4.性能：可預測的數據速率，具有6-9的可靠性

5.移動性：設備的移動速度可以達到500公里/小時

6.延遲：1-10毫秒，即使有更多支持TSN的連接也保持穩定

7.安全性：零信任設計，通過認證和端到端加密實現軍事級安全

8.服務：一個網絡處理所有語音、寬帶、視頻、物聯網和TSN流量

9.干擾：能夠使用專用頻譜

10.網絡分片：用于隔離流量

11.地理定位：定位精度可達20厘米

圖3：5G技術的開發是為了滿足消費者、商業用戶和工業應用在帶寬、延遲、可靠性和大規模物聯網連接方面的需求。| 資料來源：OMRON

Wi-Fi在易受干擾的開放頻譜上運行，而5G是一種頻率許可技術。用戶可以在一個地方部署自己的小型5G網絡，也可以與通信服務提供商合作，為指定的終端用戶提供公共網絡的片斷。對于大多數工業應用來說，為了安全、性能和可靠性，私人無線網絡的方法將是首選。

在5G網絡上，設備從一個接入點到另一個接入點的切換是非常順暢的，因為5G設備不斷與多個接入點進行通信，而且切換決定是集中控制的。這導致了與WiFi相比性能的提高，特別是當涉及到數據包丟失和設備移動時通信中斷的問題。

Wi-Fi經常有某些物理信號障礙的問題，而5G則得益于工業環境中通常發現的大量金屬造成的反射（圖4）。

圖4：這個顯示AMR與Wi-Fi信號強度的熱圖是所開發的分析工具的代表，因為覆蓋率對部署非常重要。私人5G克服了各種問題，因此AMR車隊的運行更加有效。|來源：OMRON

由于所有這些和其他原因，業界對將5G應用于許多類型的工業應用有很大興趣。在許多地方，現有的Wi-Fi基礎設施被證明是不夠的，所以使用新技術的建設可能已經在進行或即將開始。

AMR和5G--更好的結合

AMR通常要求AMR和車隊經理之間的延遲超過100ms。雖然一些現有的技術可以做到這一點，但沒有一個技術可以在5G提供的所有其他好處下做到這一點。AMR與監管系統通信，發送（上傳）和接收（下載）數據和信息，如：

1.下載配置/地圖變化

2.上傳活動數據

3.上傳圖像/攝像機信息

4.上傳/下載導航/協調信息

其中一些活動是持續的低延遲/低帶寬，而其他活動是間歇性的高帶寬，延遲不那么關鍵。在目前的技術下，用戶必須意識到這些需求，并平衡活動，以避免一次流式傳輸太多的數據或執行太多的變化，這樣就不會出現瞬間過載的情況。高延遲會導致軌跡信息分享得太晚，使AMR無法做出適當的轉向決定，從而導致不那么智能的行為。在最好的情況下，用戶只會經歷周期時間的減慢，但在最壞的情況下，可能會發生碰撞。

為了克服這些挑戰，歐姆龍和諾基亞正在全球范圍內合作，在開發和生產設施中安裝5G，為未來的產品開發采集詳細數據。用于連接AMR的5G部署已經過評估，并在歐姆龍草津工廠和諾基亞奧盧工廠進行生產。

其中一個推廣項目是為一家大型工業制造商進行的，該制造商希望在全球250家制造廠部署5G技術。他們正在熟悉技術并培訓他們的IT團隊，因為他們想自己操作和管理他們的5G專用網絡。

任何規模的終端用戶都可以從5G私有無線網絡中受益，因為它可以安裝和運行小規模的即插即用解決方案，以及更大和更強大的平臺選項。獨立的系統集成商（SI）也有可能為其客戶部署、運營和維護現場5G網絡。另一個選擇是，大型電信運營商利用自己的頻譜，作為公共網絡的一部分，或作為私人無線網絡，向本地終端用戶提供5G服務。

使用5G的AMR將加速應用

AMR正在幫助各地的公司更有效和安全地工作。隨著數字化轉型和物聯網計劃的進展，用戶自然會將先進的數據收集、可視化和車隊管理任務納入他們的AMR。然而，在許多情況下，現有的WiFi基礎設施限制了這種增長。

對于工業運營來說，5G專用無線網絡提供了高帶寬、可靠的低延遲連接和大規模物聯網功能，以滿足當前和未來的AMR部署需求。5G正在成為商業使用的主流，將其整合到工業環境中有許多選擇。歐姆龍和諾基亞是AMR和5G技術的領導者，兩家公司正在合作提供經過現場驗證的解決方案。