Трансформация современного транспортного терминала для технологий завтрашнего дня

Пекка Юли-Пауну, директор по исследованиям в области автоматизации, Kalmar

Рисунок 1: Частный 4G / LTE сочетает в себе лучшее из Wi-Fi и Ethernet и добавляет высокую скорость мобильности.

Матиас Яблоновски, ведущий мировой специалист по программе портов в Nokia.

Previous Next

Промышленная беспроводная связь LTE / 5G готовит терминалы к цифровому будущему.

Внедрив последовательные волны цифровых технологий в течение последних нескольких десятилетий, большинство терминальных операций в портах по всему миру используют разнообразные технологии проводных и беспроводных сетей - от UHF и VHF, через беспроводные сенсорные сети (WSN) и LPWA, до Ethernet, сетевые беспроводные и Wi-Fi - каждый поддерживает различные приложения терминала. С сегодняшними сетями 4G / LTE и появлением 5G теперь можно рассмотреть возможность объединения многих из этих цифровых приложений в единую безопасную беспроводную сеть, которая заложит основу для дальнейшей автоматизации и значительного повышения производительности.

В связи с нестабильностью мировых рынков и растущими объемами операторы терминалов должны стать более гибкими и отзывчивыми. Более быстрые сроки выполнения работ, лучшая координация с операторами грузовых и железнодорожных перевозок, а также возможность приспосабливаться к меняющимся размерам судов - все это создает дополнительную нагрузку на работу терминала. На причалах, во дворах, в грузовиках и поездах все больше полагаются на цифровые технологии. Технологии Industry 4.0, такие как IoT, машинное обучение и искусственный интеллект, будут играть все более важную роль в решении этих задач, в частности, благодаря автоматизации терминалов, что, в свою очередь, обеспечит большую гибкость и экономию средств.

Терминальные технологии Siled сегодня
Текущие коммуникационные технологии, используемые в большинстве портов, недостаточны для удовлетворения будущих потребностей терминальных операций, поскольку они охватывают цифровое преобразование - особенно требования приложений Industry 4.0 в области автономных и удаленных операций. Большинство терминалов сегодня внедрили беспроводную инфраструктуру на основе Wi-Fi для передачи данных между центральным TOS и клиентами TOS, работающими на установленных на транспортном средстве компьютерах и планшетах в кранах, терминальных грузовиках и универсалах. Это в основном используется для распределения работы и координации рабочего процесса.

Голосовая связь обычно осуществляется с помощью радиосвязи TETRA или VHF для связи с персоналом. Локальная сеть Ethernet, как правило, осуществляет транзит через точки доступа Wi-Fi и соединяет камеры и другое стационарное оборудование, такое как краны на рейке, с центральными операционными и бизнес-приложениями.
Беспроводная часть - это область, которую лучше всего улучшить с помощью современной технологии 4G / LTE. Высокая степень мобильности, присущая портовым операциям, создает проблемы для Wi-Fi и, как правило, не столь надежна, безопасна или предсказуема.

Технология 4G / LTE, которая была разработана для мобильных сетей, также намного более безопасна, может обрабатывать большее количество пользователей на радио и способна обрабатывать приложения с более высокой пропускной способностью, такие как видео. Важно отметить, что он может даже обеспечить производительность на уровне Ethernet для видеокамер, резиновых кранов или любого другого приложения, которое сегодня требует дорогой кабельной инфраструктуры.

Хотя LTE была доступна в течение почти десятилетия, она в основном была монополизирована операторами мобильной связи, которые лицензировали спектр для использования мобильными сетями 4G / LTE по всему миру. Некоторые из этих государственных перевозчиков арендовали спектр для промышленного применения, но стоимость, как правило, была слишком высока, чтобы оправдать его использование. Следовательно, широко распространенная зависимость от Wi-Fi, которая никогда не создавалась как что-либо иное, чем сетевая технология с максимальными усилиями, не подходит для деловых или критически важных приложений. К сожалению, это был единственный вариант беспроводной сети для большинства предприятий.

Future Tech для терминалов
В то же время широко распространенное давление на правительства высвободило спектр для использования предприятиями в промышленности и других областях, от здравоохранения до добычи полезных ископаемых. Кроме того, поставщики 4G / LTE разработали решения, которые используют нелицензированный (например, Multefire) или «слегка» лицензированный спектр. Они также начали выпускать версии технологии корпоративного размера, которые не сложнее в установке и обслуживании, чем стандартная ячеистая сеть Wi-Fi. В результате администрация портов и операторы терминалов теперь имеют более широкий выбор при планировании своего цифрового будущего.

На рисунке 1 представлена сводка преимуществ и недостатков Ethernet и Wi-Fi по сравнению с частной сетью LTE. Есть дополнительные функции с последними выпусками. Релиз 4.9G имеет особые улучшения для обработки IoT-устройств, а также возможность создавать безопасные фрагменты в сети, чтобы обеспечить определенные средства управления уровнем качества (QoS) для приложений, например, более высокая пропускная способность для видео или низкая задержка для автоматического или удаленного контролируемые операции.

В ближайшие пять лет 4G / LTE будет развиваться до 5G, который будет похож на сверхзаряженный беспроводной Ethernet. Другими словами, он сможет обрабатывать любые приложения, которые в настоящее время работают через Ethernet, с точки зрения надежности, безопасности и емкости, с гораздо большей возможностью масштабирования, обработки приложений с чрезвычайно низкой задержкой и, как правило, поддержки промышленной автоматизации.

Хотя общая доступность 5G для промышленных приложений еще не определена, 4G / LTE в настоящее время полностью способны удовлетворить потребности терминала в единой сетевой инфраструктуре. Как мы уже видели, он может заменить Wi-Fi гораздо более надежной, безопасной и надежной сетью, но он также может заменить сеть TETRA или VHF. Он поддерживает динамическую групповую связь, push-to-talk и push-to-video, а также контроль и управление отправкой вызовов.

На фронте мобильности 4G / LTE также сразу же позволяет использовать такие приложения, как беспилотные воздушные или дроновые проверки. Дроны зарекомендовали себя в качестве ключевой технологии в чрезвычайных ситуациях, где они могут обеспечить мгновенную ситуационную осведомленность. Они особенно полезны в терминальных и дворовых операциях, где они могут обеспечить дистанционную визуальную проверку активов, мониторинг опасных грузов и наблюдение за периметром. Существуют решения для беспилотников на базе LTE, которые включают управление беспилотниками в полете, а также передачу сигнала HDTV.

Автономность, удаленные операции… и не только
Дистанционное управление оборудованием, таким как резиновые козловые краны, является еще одним приложением, которое демонстрирует возможности 4G / LTE и 5G. Удаленные операции требуют связи с очень низкой задержкой из-за необходимости почти мгновенного ответа от удаленного оператора. Системы LTE / 5G поддерживают эти требования низкой задержки, в том числе поддерживают транспортировку PROFINET 2-го уровня. Они также поддерживают требования к видео по восходящей линии связи от нескольких камер, которые потребуются для удаленного управления устройством.

Преимущества использования мобильных сотовых технологий также выходят за рамки беспилотных летательных аппаратов и дистанционного управления движущимся оборудованием. Самая большая проблема для общедоступных сетей 4G и LTE - обеспечить достаточное покрытие плотным городским ядрам, где есть многочисленные высотные здания, которые создают множество проблем для беспроводных соединений - проблемы, которые 4G / LTE были специально разработаны для преодоления. В меньших масштабах это также имеет место в терминальных и дворовых операциях, где штабели контейнеров могут создавать реальные трудности для многих видов беспроводной связи. Технологии LTE / 5G могут легко преодолеть эти проблемы, чтобы обеспечить повсеместное покрытие во дворе терминала.

Заглядывая в будущее, приложения Industry 4.0 продолжат цифровое преобразование операций терминала. Наряду с приложениями для автоматизации и удаленного управления мы также видим возможность комплексного управления всеми операционными процессами на основе данных в реальном времени и сложного программного обеспечения для управления рабочими процессами.

Соединение различных решений для цифровых точек потребует надежной, критически важной системы связи для подключения мобильных устройств, датчиков и исполнительных механизмов. Это позволяет создать цифрового близнеца, который может использовать программная аналитика, например, для оптимизации общего рабочего процесса. С точки зрения терминальных операций, можно сэкономить от 7 до 10 процентов в общей эффективности операций, используя только оптимизацию рабочего процесса.

Хотя это может показаться далеко в будущем, после установки частная сеть LTE может функционировать в качестве платформы для будущего развития. Как пример этого, Steveco, оператор терминала в порту HaminaKotka в Котке, Финляндия, работал с Nokia, чтобы построить частную сеть LTE для поддержки видеокамер, которые были установлены на подъемных кранах. Приложение было разработано просто для записи состояния контейнеров до и после обработки. Таким образом, в случае будущих страховых случаев было легко установить четкую ответственность.

С тех пор Steveco создала другие приложения поверх сети LTE, потому что она там была. Они добавили наблюдение за периметром и мониторинг активов посредством видео. Все погрузочно-разгрузочное оборудование и персонал в терминале и на складах связываются по сети LTE. И они рассматривают будущие приложения Industry 4.0, которые они могут запустить из сети LTE.

Отдельно компания Kalmar, входящая в состав Cargotec, проводит постоянные исследования в области автоматизации терминалов и энергоэффективной обработки грузов. Их исследовательский стенд также включает в себя частную сеть LTE от Nokia. «Платформа цифровой автоматизации с ее связью и прикладными уровнями позволяет нам тестировать новые сервисные продукты и концепции. Это дает нам возможность продемонстрировать нашим клиентам, как работают наши новые услуги, что особенно ценно », - говорит Пекка Юли-Пауну, директор по исследованиям в области автоматизации, Kalmar.

Цифровая трансформация всех отраслей идет очень быстро. Терминальные операции не являются исключением. Будучи неотъемлемым звеном в сегодняшних цепочках промышленных поставок, будущие порты станут настольными ставками, чтобы иметь цифровую осведомленность и управление всем, что происходит через них, в режиме реального времени. Автоматизация и автономные технологии найдут новые роли в портовых операциях, так же как они используются во многих других областях экономики. Уже есть веские основания для перехода на 4G / LTE, и со временем это только усилится.

Матиас Яблоновски - ведущий мировой специалист по программе «Порты» в Nokia. Будучи заинтригованным возможностями подключенных технологий и цифровой трансформации, он работает с администрациями портов и операторами терминалов над портом 4.0 и проектами по автоматизации терминалов, когда они отправляются в путешествие по интеллектуальным портам. Матиас сыграл важную роль в расширении Nokia в транспортной отрасли.

Эта статья впервые появилась в июльском / августовском печатном издании журнала Maritime Logistics Professional .