Tutkimus

Teollisuusyritykset 5G-etumatkalle: Tampereen korkeakouluyhteisö ratkoo teknologiahaasteita koneiden välisissä langattomissa yhteyksissä

Koneiden välisiä langattomia yhteyksiä kuvaava kuva, jossa keltaisia robottikäsiä ja ikoneita tehdassalitaustalla.
Miten viidennen sukupolven teknologian ja järjestelmäpiirit voi valjastaa teolliseen ympäristöön? Tampereen ammattikorkeakoulu ja Tampereen yliopisto ovat tuomassa uusia ratkaisuja teollisuuden saataville. Yritykset ovat kiinnostuneita hyödyntämään ultranopeaa, reaaliaikaista prosessien hallintaa edistyneiden valmistustekniikoiden ja älykkäiden työkoneiden käytössä. Yhteistyössä syntyneet sovellukset pilotoidaan.

Nykyisissä teollisuusympäristöissä tiedonsiirto pohjautuu vielä pitkälti kiinteisiin yhteyksiin. Tilanne muuttuu, sillä tulevaisuudessa koneiden väliset älykkäät, langattomat, nopeat ja tietoturvalliset yhteydet ovat vakiovaatimus. Mobiilirobotiikkaa, virtuaalisuutta ja joustavia tuotantoympäristöjä hyödyntävät ratkaisut yleistyvät.

Tähtäimessä ultranopeat ja luotettavat prosessit

Nopeaa läpäisy- ja laskentakykyä tarjoavaa 5G-teknologiaa ja reaaliaikaista ohjausta voidaan hyödyntää valmistavassa teollisuudessa ja tuotannon automaatiossa.

– Kehitämme prosessien ja tuotteiden reaaliaikaista takaisinkytkentää, ennakointia, ohjausta ja välitöntä reaktiokykyä. Näin saamme joustavia, laadukkaita ja kilpailukykyisiä kone-, laite- ja sovellusratkaisuja. Selätämme aiheeseen liittyviä teknologia- ja hyödyntämishaasteita Ultrafast-hankkeessa. Pilotointiympäristöinä ovat TAMKin FieldLab ja Tampereen yliopiston Cold Spray -toimintaympäristö, taustoittaa TAMKin teollisuusteknologian lehtori Petri Pohjola.

Cold Spray -toimintaympäristö tarjoaa mahdollisuuden hyödyntää online-diagnosointia ainettalisäävässä valmistuksessa kamerateknologian avulla.

Tällä voidaan parantaa laadunvarmistusta ja prosessikontrollointia. Nopea prosessinaikainen palaute mahdollistaa nopean reagoinnin, mikä puolestaan tuo valmistusprosessiin luotettavuutta. Toisena mahdollisuutena on hyödyntää kylmäruiskutusprosesseja komponenttien pintakäsittelyssä ja kytkeä näin useampi prosessi samanaikaiseen laaduntarkkailuun ja prosessiohjaukseen, kuvailee Tampereen yliopiston Materiaalitieteen ja ympäristötekniikan yliopistotutkija Heli Koivuluoto.

5G on maksimitiedonsiirtoa minimiviiveellä

Parhaimmillaan 5G-nopeus on noin 10 kertaa suurempi kuin 4G-verkoissa.

− Kun langattoman verkon kapasiteetti, nopeus ja luotettavuus kasvavat, lisääntyvät myös laitteiden ja koneiden langattoman tiedonsiirron mahdollisuudet. Verkkoon kytketyt koneet lähettävät, vastaanottavat ja keräävät tietoa, ja ne voivat toimia keskenään älykkäällä tavalla, toteaa Pohjola.

5G mahdollistaa uusia ratkaisuja teollisiin tarpeisiin, joita nykyiset ratkaisut eivät vielä kata.

Markkinapotentiaali kansainväliselle kasvulle on siis vahvasti olemassa. Teemme teollisia case-projekteja, joiden ratkaisut pilotoimme. Haluamme luoda verkoston sekä lisätä kansainvälistä osaamista ja kasvua, täydentää Pohjolan kollega Jere Siivonen.  

Reunalaskentaa ja viiveetöntä kommunikointia

Reaaliaikaisuus on keskeinen vaatimus koneiden väliseen kommunikaatioon ja vaativien teollisuusprosessien ohjaukseen. Hankkeessa hyödynnetään reunalaskentaa, joka tarkoittaa laitteiden keräämän datan käsittelyä mahdollisimman lähellä datan keräyspaikkaa.

− Sen ansiosta viiveitä tietojen liikkumisessa ei enää ole. Sovelluksista tulee reagoivampia ja luotettavampia. Ohjauksesta tulee reaaliaikaista, ja prosessinhallinnasta ja lopputuotteista laadukkaita, Siivonen summaa.

Hankkeessa tutkitaan myös järjestelmäpiirien eli SoC (System-on-Chip) -moduulien hyödyntämistä koneiden välisessä kommunikaatiossa (M2M, machine to machine). Järjestelmäpiirissä yhdistyvät useiden eri piirien toiminnot. Verkotetut laitteet voivat vaihtaa tietoja ja toimia ilman ihmisen apua. Tekoäly ja koneoppiminen helpottavat järjestelmien välistä viestintää, ja ne voivat tehdä omia valintojaan.

Ultrafast-hankkeen tutkimusteema nivoutuu myös hanketta rahoittavan Business Finlandin Nokia 5G -veturiohjelmaan. Pohjolan mukaan yhtymäkohtia on erityisesti veturiohjelmassa kehitteillä olevaan SoC-teolliseen ekosysteemiin ja Future M2M Autonomy -teemaan.

5G-etumatka synnyttää uutta liiketoimintaa

Rakentuvassa verkostossa on mukana yrityksiä useilta eri teknologia-alueilta ja arvoketjun vaiheista. Verkosto tähtää liiketoiminnan ja ympäröivien ekosysteemien kasvuun ja kansainvälistymiseen.

Siivosen mukaan ratkaisumalli ja kokeilukonsepti ovat helposti kansainvälisesti skaalattavissa.

− Hankkeessa syntyvä 5G-etumatka siirtyy yritysten koneiden välisen kommunikaation hyödynnettäväksi. Toivomme, että se realisoituu uudeksi liiketoiminnaksi.

 

Lisätiedot:

Jere Siivonen, lehtori, Teollisuusteknologia, Tampereen ammattikorkeakoulu, jere.siivonen [at] tuni.fi, 040 637 8468

Heli Koivuluoto, yliopistotutkija, Tampereen yliopisto, heli.koivuluoto [at] tuni.fi, 040 849 0188

Ultrafast Intelligent and Real Time Machine to Machine Communication on Business Finlandin rahoittama Co-Creation-hanke. Vieraile hankkeen verkkosivuilla.

 

Teksti: Hanna Ylli
Kuva: Shutterstock

Uusimmat uutiset kategoriassa Tutkimus

Uusimmat uutiset