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Tecnología inalámbrica privada, 5G e introducción de la cadena de suministro 4.0

Thomas Hainzel, responsable de manufactura y logística de Nokia para EMEA

01/02/2021
Los indicadores macroeconómicos, así como el rápido crecimiento del comercio electrónico y la introducción de la Industria 4.0 están potenciando el auge de la logística. Las redes inalámbricas privadas 4.9 y 5G están ayudando a los operadores a mantener la competitividad y a sus clientes a llevar a otro nivel la gestión “justo a tiempo”.

El sector logístico se está viendo afectado por cinco mega-tendencias:

1. En la última década ha habido una importante consolidación causada por las presiones de costes, las expectativas de los clientes de reducir los tiempos de entrega, así como por la mejora en la calidad del servicio.

2. Las tensiones geopolíticas y las disputas comerciales de años anteriores han ocasionado que algunas cadenas de suministro mundiales estén considerando cambiar sus plantas de manufactura y centros de distribución a lugares más cercanos a sus clientes (deslocalización cercana).

3. Existe un ímpetu por las soluciones ambientalmente sostenibles, lo cual también fomenta una red de suministro más descentralizada y soluciones como el transporte ferroviario, siempre que sea posible.

4. La carga adicional que la Covid-19 ha depositado en la cadena de suministro mundial. Antes de la Covid, algunas empresas buscaron optimizar su cadena de suministro mediante almacenes en regiones de menor coste y se basaron en una logística eficaz para gestionar los picos de demanda. Sin embargo, la pandemia causó interrupciones abruptas en la cadena, lo que forzó a las empresas a reflexionar y a ser más resistentes a la dinámica de mercado en constante cambio.

5. La nueva competencia. Amazon y Alibaba han mostrado lo que se puede lograr con la gestión de la cadena de suministro y cómo operar sus propios negocios de distribución.

Las redes inalámbricas privadas, comenzando con 4.9G (4G mejorado) y migrando hasta 5G conforme surgen las necesidades empresariales, ofrecen un gran número de habilitadores, como la latencia ultra-baja, el ancho de banda elevado, la amplia cobertura y movilidad, las cuales, combinadas con una sencilla implementación de dispositivos de IoT, proporcionan la plataforma perfecta para que las empresas de logística puedan impulsar la transformación digital.

Por ejemplo, las presiones de costes pueden ser gestionadas mediante la automatización de procesos y el uso de robots. Estos requieren una baja latencia que el wifi no puede proporcionar, pero puede obtenerse con redes inalámbricas privadas. La tecnología Digital Twins (gemelos digitales) del proceso de la cadena de suministro puede brindar a los clientes la confianza que necesitan en un recorrido logístico de paquetes. Habilitados por IoT y plataformas analíticas, los operadores logísticos pueden proporcionar rastros paso a paso del origen de un paquete, el tiempo que estuvo en almacén y la forma en que se manipuló para su transporte. Conforme los operadores continúan su recorrido digital, pueden actualizarse a un mayor ancho de banda 5G para escalar la automatización de almacenes y habilitar la realidad aumentada y las inspecciones de drones 4K para una mejor calidad de servicio.

Los gobiernos están reconociendo la oportunidad que las redes inalámbricas privadas y 5G brindan a las empresas. Muchos países han liberado espectro para sectores industriales con tecnología inalámbrica privada, y Ofcom en Reino Unido, además de Bundesnetzagentur en Alemania, están proporcionando actualmente un espectro licenciado adecuado para el uso de tecnología inalámbrica privada 5G.

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Thomas Hainzel, responsable de manufactura y logística de Nokia para EMEA.

Digitalización y automatización

Conforme aumenta el número de envíos de productos en el mundo, los operadores de logística luchan por reducir los tiempos de entrega, los desperdicios y los costes. Al mismo tiempo, buscan ofrecer a los clientes transparencia en la cadena de suministro, se adaptan a los niveles variables de demanda y abastecimiento y tratan de brindar soluciones personalizadas y una mejor calidad de servicio.

Estos objetivos se lograrán mediante la digitalización y la automatización en lo que la industria llama cadena de suministro 4.0, y esto es posible gracias a las nuevas redes de telecomunicaciones y al Internet de las cosas (IoT), donde los sensores pueden conectarse a casi todo. En este nuevo orden mundial, todos los productos se conectan, los equipos se controlan de manera remota o autónoma y el análisis del big data crea redes de optimización automática impulsadas por inteligencia artificial.

En una cadena de suministro común, los materiales se envían desde el proveedor hasta las instalaciones del cliente, donde son ensamblados como productos que pueden enviarse a un centro de distribución. Las redes inalámbricas privadas 4.9G y 5G, junto con el IoT, cumplen una función de digitalización y automatización de los entornos de fabricación, almacén y transporte. Los procesos realizados manualmente, como el embalaje, cambio y control de inventarios, pueden ahora llevarse a cabo de manera automatizada. La realidad aumentada y virtual puede eliminar al operador del entorno inmediato.

El 5G y el IoT también ayudan en la entrega final, ya sea con el minorista, otra fábrica o directamente con el cliente final. Los productos pueden enviarse por vía marítima, aérea, ferroviaria, terrestre y, cada vez más, por medio de drones. Los servicios de gestión de activos como el posicionamiento ultra-preciso en interiores, el rastreo a nivel mundial y la monitorización de condiciones permiten a los operadores la localización de activos y el control de la cadena de suministro.

Wifi vs. redes inalámbricas privadas

Las fábricas, los almacenes y los puertos comparten desafíos similares. Todos exigen cambios dinámicos en la disposición física lo cual sería muy poco práctico si se utilizaran cables fijos para la conectividad. De igual forma, los entornos altamente metálicos crean puntos ciegos de wifi debido a que las señales no pueden penetrar a través de las estanterías, los equipos de la línea de producción o los contenedores. Además, todos los entornos se basan en la automatización, la cual requiere baja latencia y fiabilidad en la red que el wifi no puede ofrecer.

Las redes inalámbricas privadas ofrecen mayor capacidad, señales más robustas, menor latencia, seguridad superior y la posibilidad de usarse con dispositivos móviles conectados.

La transición a las redes inalámbricas privadas también simplifica la tecnología para los operadores de logística al reemplazar todas las redes existentes como wifi para datos, soluciones de voz en la red pública, redes de IoT como Lora y redes de banda ultra-ancha independientes para posicionamiento en interiores.

Además, las redes inalámbricas privadas pueden empezar hoy con 4.9G para una conectividad fiable en casos de uso crítico y migrar a 5G según las necesidades.

Más aún, la tecnología inalámbrica privada permite el network slicing (instanciamiento de red) en el cual una instancia dedicada de la red puede asignarse a servicios específicos o, en el caso de un parque logístico, el propietario del parque puede brindar una red inalámbrica privada a todo el parque y ofrecer a las empresas individuales sus propios tramos dedicados de red inalámbrica privada.

Ventajas de las redes inalámbricas privadas respecto a wifi

  • Mayor fiabilidad con menos puntos ciegos y mejor penetración de señal
  • El wifi funciona mejor cuando los dispositivos son estacionarios. Las redes inalámbricas también están diseñadas para conectar dispositivos móviles
  • Mayor capacidad. Las redes inalámbricas privadas pueden manejar varios miles de dispositivos por celda, en tanto que el wifi solo puede manejar hasta 15 dispositivos por punto de acceso
  • Y lo más importante, menor latencia, incluso con 4.9G, para casos de uso más sofisticados, como robótica, que funciona con acuerdos de nivel de servicio (SLA)
  • Los operadores pueden iniciar con la red 4.9G y actualizarse a 5G con un parche de software para añadir capacidad y reducir la latencia según sea necesario.

La adopción temprana de una red inalámbrica privada en la planta Oulu de Nokia permitió a la empresa mantener la productividad y la entrega a sus clientes durante la pandemia. Los robots pueden añadir telepresencia y transporte de materiales a la línea de producción, varios sensores utilizan la red para comunicación y el análisis de video ayuda con el aseguramiento de calidad sin que sea necesario que haya personas presentes en la instalación.

La diferencia 5G

Aunque las redes inalámbricas privadas 4.9G son compatibles con muchos de los casos de uso actuales de los operadores de logística, conforme se incrementan sus necesidades digitales, los operadores pueden fácilmente actualizarse a 5G.

A medida que los almacenes y las fábricas se automatizan, los operadores pueden reducir los costes migrando hacia la computación periférica (edge computing) que exige la latencia ultra-baja y la fiabilidad ultra-alta de 5G. En este caso, el grueso de la capacidad de computación de los robots se traslada al núcleo de red, lo que significa que los robots pueden ser más ligeros, más ágiles, usar menos energía y ser menos costosos. 5G también permite la implementación de la realidad virtual y aumentada, aplicaciones basadas en cámaras 4K, que pueden utilizarse para monitorización ultra-precisa y capacidades integradas de geo-posicionamiento en interiores para ayudar al seguimiento de activos.

La simplificación es crucial si se toma en cuenta la seguridad. Con un mayor número de dispositivos conectados, aumenta el índice de intentos de ataques. De acuerdo con el Informe sobre amenazas de Nokia publicado en octubre de 2020, desde 2018 ha habido un aumento del 100% en infecciones de IoT por software malintencionado, y actualmente los dispositivos de IoT constituyen aproximadamente el 33% de los dispositivos infectados, frente a aproximadamente el 16% en 2019. Al adoptar el “network slicing” en 5G, los operadores pueden crear redes virtuales privadas para dispositivos no seguros, asegurándolos así de forma predeterminada.

5G también brinda ventajas de sostenibilidad. 5G es más eficiente energéticamente y puede proporcionar potencialmente 100 veces más tráfico con la misma energía.

Gestión de activos

Existe todo un ecosistema para sensores que puede añadirse a los paquetes y a los equipos, y que puede rastrearse y monitorearse mediante servicios como Nokia Worldwide IoT Network Grid (WING). A nivel básico, los sensores permiten a los operadores rastrear la ubicación y el movimiento, además de proporcionar geo-perimetraje conforme al cual se activa una respuesta cuando el dispositivo entra o deja un área en particular. En el sector de la automoción, los fabricantes de automóviles (OEM) subcontratan la fabricación de la mayoría de las piezas, sin embargo, el OEM conserva la propiedad de las herramientas, por ejemplo, el troquel que se utiliza para ejercer presión sobre una puerta. Utilizando la geolocalización del IoT pueden monitorear las herramientas, lo cual es esencial por razones fiscales y de control de la producción. A nivel superior, los operadores pueden monitorear las condiciones de los paquetes mediante verificaciones de temperatura y vibración.

El papel de Nokia en las redes inalámbricas privadas

Nokia tiene más de 220 clientes empresariales de tecnología inalámbrica privada en todo el mundo, de los cuales 30 incluyen 5G. En julio de 2020 la empresa anunció las primeras soluciones de redes inalámbricas privadas comerciales de 5G independientes (SA) para clientes empresariales, lo que preparó el camino hacia la aceleración de la digitalización en los casos de uso más solicitados. En estos casos, las operaciones en la nube, de máquinas autónomas y de robótica crean exigencias de misión crítica de baja latencia, fiabilidad y altas velocidades de transmisión de datos.

Para un caso típico de operaciones logísticas en más de 5.000 m2, los equipos que operan la red se pueden integrar en una maleta, incluyendo la antena radio para interiores y exteriores, con alcances que van de unos cuantos metros hasta 50 km. La solución ‘plug&play’ de Nokia’s Digital Automation Cloud (Nokia DAC) es una plataforma industrial de servicios de automatización digital que ofrece una red inalámbrica privada fiable, segura y de alto rendimiento. Un sistema compacto con habilitadores de automatización que consta de un equipo de red y un sistema de monitoreo de operaciones basado en la nube. Con Nokia DAC, los usuarios pueden recopilar, procesar y hospedar de forma segura todos los datos generados en la instalación. En operaciones más complejas, los operadores de logística pueden personalizar su red de acuerdo con sus necesidades con la tecnología de red inalámbrica privada modular de Nokia. Ambas soluciones están disponibles en 5G.

Cainiao de Alibaba

Nokia ha implementado una red inalámbrica privada en el almacén de red logística inteligente de Cainiao de Alibaba en China para controlar los múltiples vehículos automáticos guiados (AGV) que operan en la planta. El control de la comunicación con los AGV mejoró notablemente con la latencia reducida en la red de hasta por debajo de 50 ms.

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