5G Edge Computing: Cómo está preparando el terreno para la Industria 4.0

Vitaly Kurduban Vitaly Kurduban, Director de Producto, Digi International
27 de octubre de 2023

La Internet de los objetos (IoT) ha revolucionado funcionalmente el sector de la fabricación y la producción. A través de IoT tecnología industrialLas fábricas experimentan una mayor eficiencia, precisión y rendimiento optimizado, al tiempo que mejoran la seguridad. El edge computing 5G crea oportunidades para la próxima evolución en industrial IoT, functionally setting the stage for industry 4.0.

Aunque mucha gente conoce la 5G y la computación de borde como tecnologías separadas, no todos entienden cómo se entrelazan ambas. Del mismo modo, algunos pasan por alto los beneficios potenciales de aprovechar conjuntamente la computación de bordes y la 5G, incluida la ventaja que la computación de bordes 5G ofrece a los primeros en adoptarla.

La computación de borde 5G ofrece un rendimiento de red superior para la automatización industrial y IoT industrial, ofreciendo un rendimiento mejorado y una latencia significativamente reducida en comparación con su predecesor 4G LTE. Además, permite a los fabricantes disfrutar de una mayor seguridad dentro de las redes privadas, al tiempo que proporciona una virtualización de bordes que reconfigura funcionalmente IoT.

¿Qué es la informática de borde 5G?

La informática de borde 5G es la intersección de dos tecnologías: La tecnología de red 5 G y la computación de borde. Aúna la tecnología de red de alta velocidad con la potencia computacional descentralizada para mejorar la eficiencia operativa y realizar ajustes basados en datos en tiempo casi real o real.

Concepto de computación de borde 5G

Las redes 5G son una evolución de la conectividad inalámbrica que ofrece mejoras significativas respecto a las capacidades de sus predecesoras. En general, la 5G ofrece tres ventajas principales:

  • Transmisión de datos acelerada, que alcanza varios Gigabit/s y multiplica por 10 la velocidad de 4G LTE.
  • Latencia reducida, potencialmente hasta milisegundos de un solo dígito.
  • Mayor capacidad con mayor ancho de banda, compatible con más dispositivos IoT simultáneamente.

La computación de borde implica el procesamiento de datos que se produce en el "borde" de una red. Con los enfoques tradicionales, los datos se transfieren a una ubicación central para completar los cálculos y generar un comando, que luego debe viajar de vuelta al dispositivo de origen. Esto crea un nivel innato de latencia.

Con edge computing, los cálculos se realizan a nivel de dispositivo. Los datos no se envían a una ubicación central para su procesamiento, sino que tienen lugar en el borde de la pila tecnológica IoT , lo que acelera la emisión de comandos y elimina la latencia innecesaria. Desde el punto de vista funcional, la computación de borde ahorra tiempo y, como los datos no se transmiten a una ubicación central, el ancho de banda disponible no se ve afectado.

Cuando se combinan, 5G y edge computing soportan aplicaciones muy exigentes, como la robótica industrial, la automatización y la inteligencia artificial (IA) en la fabricación, con mayor eficacia. 

5 formas en que la informática de borde 5G prepara el terreno para la Industria 4.0

Automatización de la fabricación

La Industria 4.0 se basa en un concepto fundamental: la interconectividad de dispositivos. La conectividad industrial difiere de la de oficina, ya que requiere una fiabilidad excepcional y soluciones robustas que resistan las condiciones impredecibles, e incluso peligrosas, habituales en las instalaciones. La reducción de la latencia es igualmente crítica, ya que los retrasos en la transmisión de datos pueden desoptimizar la producción.

La computación de borde 5G aborda -si no elimina- muchos de los retos que dificultan la Industria 4.0, sentando efectivamente las bases para la próxima evolución de las instalaciones de fabricación inteligentes. He aquí cinco formas en que la computación de borde y el 5G combinados sientan las bases de la Industria 4.0.

1. Reducir la latencia de la comunicación en tiempo real

Planta de fabricación con un trabajador en una tabletaCon la comunicación de borde 5G, las empresas industriales crean un sistema colaborativo, reduciendo la latencia al renunciar a un punto central para el procesamiento en favor de los cálculos a nivel de dispositivo y la comunicación directa entre dispositivos. Además, la red resultante crea una capa de computación de borde de acceso múltiple, creando una capacidad de computación que imita las soluciones en la nube sin los retrasos de transmisión asociados a la computación en la nube genuina.

La 5G también ofrece mayor velocidad que las iteraciones anteriores de la tecnología inalámbrica. Es posible una latencia inferior a 5 milisegundos, muy por debajo de los 60 a más de 100 milisegundos que se suelen alcanzar con 4G. Las velocidades máximas pueden alcanzar los 20 gigabits/s.

Muchas de las mejoras de rendimiento están relacionadas con el uso de ondas milimétricas. Las señales 5G se sitúan principalmente entre 30 y 300 GHz, lo que representa una banda de frecuencias más alta que las iteraciones anteriores de la red y mejora la capacidad de transmisión de datos. El resultado es un sistema que admite la comunicación en tiempo casi real o real.

2. Mejorar la fiabilidad y la durabilidad

Edge computing en operaciones industriales a distanciaCon 5G IoT, el despliegue de nodos de red densa - potencialmente hasta un nodo cada 50m2 - mejora la fiabilidad e incorpora de forma inherente la redundancia. Esencialmente, esto crea una red en malla que permite la opción de conmutación por error. El diseño permite que los dispositivos IoT y otros equipos conectados se desplacen a otros nodos cercanos en caso de que falle uno de ellos.

Las soluciones de conectividad industrial 5G mejoran aún más la fiabilidad al ofrecer una mayor durabilidad. Los diseños son robustos, lo que garantiza su funcionamiento en entornos difíciles. Por ejemplo, los routers industriales resisten el polvo, la humedad y las temperaturas extremas, lo que los hace viables en instalaciones de producción y al aire libre.

3. Aumentar la seguridad mediante redes privadas

IoT concepto de seguridadAunque la computación en nube pública ha transformado muchos sectores, las instalaciones de fabricación y producción han tardado en adoptar estas soluciones. El motivo principal es la preocupación por la seguridad -incluido el uso de entornos informáticos compartidos y redes inalámbricas de amplio acceso-, aunque también influyen las dudas sobre la fiabilidad.

Con 5G, la implantación de redes privadas es una vía viable. Las instalaciones industriales pueden separarse funcionalmente de las redes móviles al tiempo que alcanzan velocidades similares a las alternativas cableadas. Estas soluciones también ofrecen capacidades informáticas similares a las que ofrecen las nubes públicas, al tiempo que garantizan que los datos confidenciales permanezcan en la empresa.

4. Simplificar la aplicación mediante la adaptación de las infraestructuras existentes

Supervisión remota de la infraestructura IoTMuchas evoluciones de la tecnología requieren completar la infraestructura actualizada para aprovecharlas plenamente. Sin embargo, con la computación de borde 5G, la adaptación es posible. Las empresas pueden tomar sus equipos e infraestructuras existentes e incorporar inteligencia de borde.

Efectivamente, la computación de borde con conectividad 5G permite a las empresas industriales hacer frente a las necesidades cambiantes. La incorporación de la supervisión remota, la adición de sensores, la ampliación de las redes y la implementación de controles de bucle cerrado no requieren que las instalaciones de fabricación o producción renueven su pila tecnológica desde cero. Además, las empresas industriales pueden incorporar la conectividad orientada a fines específicos, aumentando funcionalmente las soluciones existentes sin una reconstrucción completa de la red.

5. Optimizar las operaciones mediante una mayor colaboración entre dispositivos

Concepto de comunicación de máquina a máquinaLa automatización es una parte vital del panorama más amplio de la fabricación inteligente, y la computación de borde 5G lleva el concepto al siguiente nivel. Con dispositivos que ofrecen capacidades de cálculo y redes de alta velocidad que soportan una comunicación en tiempo casi real o real, los dispositivos de IoT pueden trabajar en colaboración.

Los datos pueden transmitirse entre dispositivos y equipos en el borde sin pasar por un punto de procesamiento central, lo que limita drásticamente o elimina posibles retrasos. A continuación, los dispositivos pueden evaluar los datos recibidos para identificar cuellos de botella, analizar el consumo de energía o detectar otros problemas que justifiquen un ajuste de la producción.

Desde el punto de vista funcional, este grado de colaboración permite a los dispositivos determinar la velocidad y la frecuencia con que deben producirse determinadas operaciones. A su vez, el sistema genera un flujo de trabajo optimizado en tiempo real basado en las condiciones actuales de las instalaciones, todo ello sin intervención directa del personal. Del mismo modo, la naturaleza colaborativa de estos sistemas favorece la asignación inteligente de recursos, garantizando que la energía, los materiales y otros recursos se destinen a las áreas que más los necesitan.

Preguntas frecuentes

Concepto de conectividad rápida en una instalación industrial

¿Por qué es bueno el 5G para la computación de borde?

La 5G aumenta las capacidades existentes de la computación de borde. La velocidad adicional de la red acelera la comunicación entre dispositivos, creando un entorno de colaboración que puede aprovechar eficazmente la automatización al tiempo que incorpora la optimización del flujo de trabajo en tiempo real. En conjunto, esto mejora drásticamente el rendimiento. Además, hace más viable la incorporación de tecnologías de alta demanda, como la IA y el aprendizaje automático, lo que mejora los tiempos de respuesta de las aplicaciones y acelera la recopilación y el procesamiento de datos.

¿Cómo afectará el 5G a la computación de borde?

Las velocidades de la red 5G admiten una comunicación en tiempo casi real o real, lo que permite que los dispositivos conectados a la red se comuniquen más rápido, creando un entorno de colaboración que agiliza las soluciones de automatización. Las decisiones sobre el flujo de trabajo en tiempo real pueden tomarse en función de las condiciones actuales de las instalaciones, lo que aumenta la agilidad operativa y elimina problemas habituales, como los cuellos de botella, mediante la asignación inteligente de recursos y la optimización de los tiempos de las tareas o funciones. 

¿Cuál es la oportunidad de valor de la informática de borde 5G?

Con la computación de borde 5G, las empresas pueden optimizar sus operaciones y flujos de trabajo descentralizando el procesamiento de datos. Los cálculos pueden realizarse a nivel de dispositivo, lo que reduce la presión sobre las redes y otros dispositivos informáticos, como los servidores. Además, los ajustes de producción en tiempo real son posibles con la computación de borde 5G y los dispositivos IoT , lo que garantiza flujos de trabajo optimizados para una mayor eficiencia general.

¿Cuál es la diferencia entre Edge Computing y Cloud Computing?

La computación de borde incorpora potencia de cálculo a nivel de dispositivo, lo que permite a varios dispositivos IoT u otras tecnologías conectadas analizar datos localmente sin depender de un servidor central o una solución de procesamiento de datos similar. La computación en nube utiliza servidores centralizados -normalmente propiedad de un proveedor externo, que se encarga de su mantenimiento- alojados fuera de las instalaciones. Los cálculos requieren enviar los datos al servidor en la nube, normalmente a través de Internet, y esperar a recibir una respuesta.

Soluciones Digi para informática de borde 5G

Digi IoT, solución 5G y edge computing

Aprovechar la potencia del edge computing 5G permite a los fabricantes y a las instalaciones de producción realizar con éxito la transición a la Industria 4.0, allanando el camino hacia una mayor eficiencia y optimización. Su viaje hacia la próxima evolución de las operaciones industriales puede comenzar hoy mismo. Digi ofrece una gama de soluciones de conectividad celular IoT , incluyendo Digi IX40 - una solución de router 5G edge computing IIoT especialmente diseñada, que permite el procesamiento rápido, el análisis y la integración de datos de activos industriales para aplicaciones de Industria 4.0. Digi IX40 ofrece conectividad 5G esencial e inteligencia de borde para soportar diversas aplicaciones en los entornos más exigentes.

Para aquellos que quieran mejorar sus capacidades informáticas y prepararse para la Industria 4.0 pero deseen orientación y apoyo adicionales, Digi Professional Services puede ayudarles.

Digi está preparada para ayudarle con cualquier parte de su plan de edge computing 5G, garantizando que pueda aprovechar la potencia de las soluciones de vanguardia de forma eficaz para optimizar las operaciones a la vez que mejora la seguridad y mejora la conectividad. Póngase en contacto con nosotros para ver cómo Digi puede hacer realidad sus objetivos de 5G y edge computing.

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