Comprendre les exigences uniques des AGV en matière de communication sans fil dans la fabrication

Les usines de production traditionnelles comptent sur le personnel pour charger, déplacer et décharger manuellement les marchandises. C’est un travail long, ennuyeux et potentiellement sale et dangereux.

Préférez-vous que vos employés se concentrent sur ces activités monotones ou sur des tâches critiques telles que l’identification des possibilités d’amélioration, la vérification des normes de qualité, la surveillance des indicateurs de production et la prise de décisions basées sur les données pour optimiser les opérations ?

Dans le but de réduire les coûts de main-d’œuvre, de réaffecter les travailleurs à des tâches à forte valeur ajoutée et d’améliorer l’efficacité opérationnelle, les usines de production modernes d’aujourd’hui installent des technologies telles que les systèmes automatisés de stockage et de récupération (AS/RS). Les véhicules à guidage automatique (AGV) peuvent être un élément essentiel d’un AS/RS pour le transport de matériaux et de marchandises dans un entrepôt ou une usine.

Ces AGV doivent être surveillés en temps réel pour garantir la sécurité, suivre les performances et améliorer l’efficacité. Pour surveiller un grand nombre d’AGV dans la fabrication, un réseau sans fil stable est nécessaire. Il doit être en mesure de supporter :

• Mobilité pour que les AGV puissent se déplacer librement dans la zone de couverture
  
  
• Flexibilité permettant aux AGV de s’adapter à différentes tâches en fonction des mises à jour et des instructions
  
  
• Communication en temps réel afin que les terminaux puissent communiquer avec les systèmes de commande et autres AGV et équipements pour coordonner les mouvements
  
  
• Surveillance et contrôle à distance afin de suivre l’état, les performances et l’emplacement
  
  
• Mise à l’échelle afin que de nouveaux terminaux puissent être ajoutés au système sans ajouter de câblage supplémentaire ou effectuer de reconfiguration importante
  
  
• Itinérance fluide grâce à la commutation automatique entre différents points d’accès sans fil, sans perte de connexion ni retard
  
  
• Commutation à faible latence afin que les données puissent être traitées et partagées avec un minimum de retard

L’importance d’une planification précoce des réseaux sans fil

En raison de la prolifération des réseaux sans fil pour prendre en charge les smartphones, ordinateurs portables et autres appareils mobiles, les gestionnaires de réseau supposent parfois que déployer des points d’accès sans fil dans leur entrepôt ou leur usine est chose facile.

Ils ne réalisent pas toujours tous les facteurs qui doivent être pris en compte dans ces environnements uniques :

• Le besoin de connectivité malgré de multiples couches d’acier. Le métal peut obstruer, diffracter et réfléchir les signaux. Il peut également créer plusieurs chemins pour que les signaux atteignent le récepteur, ainsi que rendre difficile la localisation des nœuds sans fil par les signaux. Tout cela peut entraîner une distorsion du signal, des interférences et des temps d’arrêt.

• Demande incroyablement élevée pour une faible latence. Les AGV à déplacement rapide dans le secteur de la fabrication nécessitent des « commandes et interdictions » pour garantir une faible latence. En d’autres termes, pour fonctionner correctement, ils ont besoin d’un environnement structuré et bien coordonné qui implique une planification précise, des chemins dégagés et des flux de travail organisés. Ils exigent également des règles et des restrictions pour les aider à éviter certaines zones, à respecter des limites de vitesse sûres et à prévenir les accidents. Ces règles et restrictions dépendent d’une faible latence pour garantir que les AGV reçoivent les messages assez rapidement pour répondre.
  
  
• Interférences provenant d’autres applications sans fil. Dans les environnements industriels, les réseaux sans fil 2.4G et 5G sont utilisés. Cela peut créer des interférences et une dégradation du signal si plusieurs appareils transmettent et reçoivent des signaux sur la même fréquence en même temps. En outre, les usines disposent de nombreux types d’équipements et de machines en fonctionnement qui génèrent des ondes électromagnétiques et contribuent encore plus aux interférences de signaux.

Si les gestionnaires de réseau ne comprennent pas ces facteurs environnementaux, leurs réseaux sans fil risquent de ne pas être déployés ou gérés correctement. Ce manque de compréhension peut entraîner des problèmes opérationnels tels que :

• Incapacité des AGV à rechercher des réseaux sans fil et à s’y connecter en raison d’une couverture de signal insuffisante
  
  
• Interférences supplémentaires créées par un trop grand nombre de points d’accès sans fil déployés dans l’usine
  
  
• Plusieurs appareils utilisant la même fréquence ou des fréquences adjacentes en raison de canaux non planifiés et non gérés qui provoquent des goulots d’étranglement
  
  
• Des équipement exposés à des niveaux de tension irréguliers qui endommagent le matériel et entraînent des problèmes de connectivité des AGV
  
  
• Des retards dans la transmission des données en raison de l’incapacité des AGV à trouver les nœuds auxquels ils doivent se connecter

Problèmes de performances courants dans les réseaux sans fil des usines

Une fois les réseaux sans fil opérationnels, les gestionnaires de réseau doivent également être en mesure d’identifier les causes profondes des problèmes de performance et des temps d’arrêt afin de pouvoir les résoudre efficacement et assurer la poursuite de la production.

De nombreux facteurs affectent la stabilité de la transmission des signaux sans fil. Voici quelques exemples courants qui ont un impact sur les AGV dans le secteur de la fabrication.

Interférences RF

Les interférences de radiofréquences (RF) sont divisées en deux types :

• Interférences de même fréquence
• Interférences de fréquences adjacentes

Avec des interférences de même fréquence, les périphériques sans fil déployés dans des zones adjacentes sont placés sur le même canal. Dans les interférences de fréquences adjacentes, les périphériques sans fil sont déployés sur des canaux adjacents.

Dans les réseaux sans fil, au même moment absolu et dans le même espace absolu, un seul appareil peut transmettre et recevoir des données sans fil sur un canal.

En plus des interférences de radiofréquence provenant de dispositifs sans fil, il peut y avoir des interférences RF provenant de l’environnement (vibrations mécaniques fréquentes ou interférence électromagnétique complexe). Les environnements de fabrication ont souvent du mal à gérer les interférences RF.

Le déploiement de points d’accès aux bons endroits, ainsi qu’une bonne gestion des canaux et l’utilisation de protocoles sans fil avancés, peuvent contribuer à réduire ces problèmes.

Nœuds cachés

Les nœuds cachés sont un problème courant dans les communications sans fil des installations industrielles.

Comme le montre la figure ci-dessous, dans la zone de couverture d’un point d’accès, il n’y a pas moins de deux clients qui peuvent envoyer et recevoir des données à l’aide du point d’accès. Lorsque le client 2 communique avec le point d’accès, le client 1 envoie également des demandes de transmission de données au point d’accès car il n’est pas au courant de l’existence du client 2.

À ce stade, la collision des données de deux clients sur le même canal peut entraîner le maintien d’un client dans un état de retransmission des données, ce qui entraîne une production instable.

Dans cet exemple, comparé au client 1, le client 2 est un nœud caché.

Un placement approprié, des protocoles d’itinérance avancés et des ajustements de la puissance du signal peuvent aider à éviter ce problème.

Problèmes d’itinérance

Les réseaux sans fil sont conçus pour que les terminaux puissent se déplacer sans être contraints par l’espace et les câbles. Lors de l’utilisation de réseaux sans fil, les situations d’itinérance sont inévitables. Le terminal doit passer de la zone de couverture d’un point d’accès à la zone de couverture d’un autre point d’accès au cours de son déplacement.

L’itinérance est un phénomène qui se produit constamment sur l’ensemble du réseau sans fil dans les environnements industriels.

La commutation d’itinérance est divisée en itinérance active et itinérance passive. En itinérance active, le terminal scanne activement l’intensité du signal sans fil spatial pendant le cycle, sélectionne le point d’accès au signal approprié en fonction de l’algorithme intégré et se déplace rapidement. En itinérance passive, le point d’accès détecte l’état de la connexion du terminal sur la base d’algorithmes et expulse activement les clients « non qualifiés ».

L’itinérance active et l'itinérance passive nécessitent toutes deux des algorithmes avancés fournis par des appareils sans fil.

Si des problèmes d’itinérance surviennent en raison de l’encombrement du réseau, des retards de transfert ou d’une couverture insuffisante, les AGV risquent de perdre leur connexion sans fil lorsqu’ils se déplacent entre les points d’accès. Cela peut entraîner des interruptions de communication, entraînant l’arrêt ou la pause des AGV.

Un placement approprié des points d’accès, une planification des canaux et l’utilisation de protocoles d’itinérance avancés sont essentiels pour prendre en charge cette capacité.

Votre parcours vers le déploiement des AGV dans la fabrication

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