Den har kallats den "smarta fabriken" och till och med fått den höga benämningen "den fjärde industriella revolutionen". Tillverkningsverksamheten i framtiden precis runt hörnet kommer att vara en där nätverkssystem övervakar och styr processer, maskiner kommunicerar med varandra och med människor i höga hastigheter, och fabriken fattar själv beslut om hur produktionen ska optimeras och underlättas.

Att veta att det kommer att krävas pålitlig trådlös kommunikation för att allt ska hända, National Institute of Standards and Technology (NIST) har publicerat den första uppsättningen av vetenskapsbaserade riktlinjer någonsin för att hjälpa användare att välja det bästa trådlösa systemet för en specifik industriell miljö, skräddarsy uppsättningen för att få den att fungera, framgångsrikt distribuera det, och se till att nätverket fungerar efter behov.

Genom att eliminera fysiska anslutningar som ledningar och kablar från en anläggnings kommunikationsnätverk, trådlös teknik erbjuder många tillverkningar, kemiska process- och allmännyttiga organisationer ett sätt att driva hela sin verksamhet mer effektivt, mer produktivt och till lägre kostnad. Dock, oro för tillförlitlighet, integritet och säkerhet har försvårat antagandet och användningen av industriellt trådlöst, speciellt när trådlös kommunikation ofta kan störas av hinder och störningar i tuffa industriella miljöer.

Genom projektet Wireless Systems for Industrial Environments, NIST arbetar med privata samarbetspartners och standardorganisationer för att övervinna dessa hinder och göra industriell trådlös kommunikation till förstahandsvalet för fabriker. Som en del av detta arbete, i mars 2017, NIST och Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) organiserade en teknisk arbetsgrupp av experter på trådlös kommunikation från regeringen, industri och akademi för att utveckla "en kortfattad men omfattande, lättanvänd referensguide och manual för bästa praxis för alla, från kontrollingenjörer till fabrikschefer, att integrera en robust, säker, pålitligt och säkert trådlöst system in i deras unika industriella landskap, sa Rick Candell, en elektronikingenjör i NIST:s Engineering Laboratory.

Candell sa att den nya instruktionsguiden leder en användare tydligt och noggrant genom varje steg som behövs för att uppnå den bästa trådlösa passformen för hans eller hennes specifika operation. Dokumentet ger värdefull bakgrund, strategier och verktyg som hjälper användare:

• Förstå trådlös teknik och grunderna för nätverk, inklusive en ordlista med termer, en genomgång av överväganden om radiofrekvens (RF) och en lista över tekniska utmaningar (som latens, den tid det tar för data att gå från källa till mål);
• Gör ett affärsfall för trådlöst;
• Bryt ner komponenterna i en komplett trådlös livscykel, från den första definieringen av mål till distribution och övervakning av det slutliga systemet;
• Använd trådlöst för att förbättra fabrikssäkerheten;
• Skydda och säkra ett trådlöst nätverk;
• Lär dig om bästa trådlösa metoder som optimal antennplacering, komma runt hinder och störningsproblem, och förhindrande av redundanta signalvägar; och
• Följ en uppsättning lättanvända checklistor för varje del av livscykeln för trådlös distribution, inklusive utvärdering av fabriken och dess verksamhet för kommunikationsbehov, jämföra tillgänglig teknik, och metodiskt designa och distribuera ett fungerande trådlöst system.

En serie fallstudier med bästa praxis kompletterar guiden, visar vilka strategier som kan användas för att förbättra och optimera trådlöst i olika fabrikssituationer.

"Till exempel, ett scenario tittar på ett vanligt men ofta förbisett problem vid användning av trådlös kommunikation:hantera RF-störningar som kan uppstå från mikrovågsugnar, Bluetooth-enheter och andra icke-operativa föremål som personalen använder, ", sa Candell. "Guiden berättar hur man identifierar källorna till sådan störning, mäta hur de påverkar fabriksverksamheten, och använd sedan data för att välja den lämpligaste lösningen bland de som beskrivs i texten."

En annan fallstudie som beskrivs i guiden visar hur korrekt installerad trådlöst kan förhindra en farlig arbetsmiljö.

"Trådlösa gassensorer kan övervaka ackumulering av giftiga eller brännbara gaser i en arbetsmiljö men bara om alla signalöverföringar och utbredningsutmaningar i det området beaktas, "Candell förklarade. "Vi använder exemplet med en svetsare i ett begränsat utrymme vars brännare producerar kolmonoxidgas, och visa hur framgångsrik kontinuerlig övervakning beror på kritiska faktorer som antennplacering och användningen av flera sensorer om en misslyckas."

Candell sa att framtida guider från NIST kommer att ta upp mer avancerade kommunikationsscenarier som trådlös teknik för kontroll av mobil och kollaborativ robotik i fabriken.