制造業(yè)將在全球經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。看到隧道盡頭的光明，相當(dāng)多重量級(jí)制造企業(yè)正計(jì)劃更快、更精準(zhǔn)地?cái)U(kuò)大生產(chǎn)，應(yīng)對(duì)日益增長的需求。然而，向好趨勢(shì)能否持續(xù)將取決于企業(yè)是否愿意接受創(chuàng)新技術(shù)，不斷提高生產(chǎn)效率、降低運(yùn)維成本。
時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)(TSN)一直被視作助力工業(yè) 4.0 和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)(IIoT)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)低成本、高效率生產(chǎn)的先進(jìn)技術(shù)。2020 年，已開始使用 TSN 技術(shù)的業(yè)內(nèi)先行者通過多次虛擬演示向世人展示，TSN 不是未成形的想法，而是已開始落地的真實(shí)技術(shù)。展望未來之前，下面這些要點(diǎn)信息將助您做出正確的投資選擇。
TSN 的兩大宗旨是：一、整合周期性低延遲要求(時(shí)間敏感)的數(shù)據(jù)無縫納入整個(gè)工業(yè)流程中;二、呈現(xiàn)整個(gè)企業(yè)的詳細(xì)運(yùn)行狀態(tài)，幫助企業(yè)主實(shí)時(shí)快速響應(yīng)市場(chǎng)需求。通過 TSN 技術(shù)，企業(yè)主可以實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)主要目標(biāo)，并能享受以下收益：
TSN 有助于實(shí)現(xiàn)高速網(wǎng)絡(luò)、大容量數(shù)據(jù)傳輸、高精度運(yùn)動(dòng)控制和低延遲。
TSN 可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量進(jìn)行優(yōu)先級(jí)排序，保證實(shí)時(shí)通訊，以便時(shí)間敏感數(shù)據(jù)在正確的時(shí)間傳輸至正確的位置上。由此，在基于標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)的工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中，統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)上融合應(yīng)用這一目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)，由統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)為多種應(yīng)用服務(wù)成為可能，并且無需擔(dān)心時(shí)間敏感數(shù)據(jù)不能及時(shí)抵達(dá)目的地。
由于數(shù)據(jù)傳輸可精確調(diào)度，避免非授權(quán)數(shù)據(jù)的流入，TSN 可以增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全性。
圖表：為多種應(yīng)用服務(wù)的統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)
是的，融合 OT 和 IT 網(wǎng)絡(luò)形成統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)，是協(xié)調(diào)生成準(zhǔn)確數(shù)據(jù)、便于企業(yè)洞察生產(chǎn)過程的必要前提。然而，如果兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)存在差距，就極難實(shí)現(xiàn)融合，更別提將專有自動(dòng)化“孤島”集成到 OT 環(huán)境中了。統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)有以下優(yōu)勢(shì)：
通訊僅需一種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)
了解不同供應(yīng)商協(xié)議的培訓(xùn)成本降低
布線和維護(hù)成本降低
雖然 TSN 從音視頻橋 (AVB) 發(fā)展而來，但 TSN 的用途卻不僅限于音頻和視頻應(yīng)用。極具潛力的 TSN 具有突出特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，可廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體、汽車、機(jī)械、食品和飲料、化工、電力等眾多產(chǎn)業(yè)。不同領(lǐng)域的 TSN 應(yīng)用要求各不相同，現(xiàn)行的 TSN 標(biāo)準(zhǔn)與實(shí)際應(yīng)用中的 TSN 系統(tǒng)存在較大差距。
以下 6 種情況可作參考，幫助您判斷貴司是否應(yīng)部署 TSN 技術(shù)。
如果您符合 3 條及以上，那么對(duì)您而言 TSN 是理想解決方案。
整合標(biāo)準(zhǔn)或通信協(xié)議技術(shù)耗資巨大。
隔離網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)導(dǎo)致現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)排錯(cuò)成本高昂。
網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)難以管理，需要額外投入時(shí)間和精力開發(fā)工具。
現(xiàn)有系統(tǒng)和 IT 系統(tǒng)間存在互操作性問題。
需要更高的帶寬開發(fā)自動(dòng)化系統(tǒng)。
需要加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全。
目前您能接受現(xiàn)在的產(chǎn)出，但從長期來看，很可能難以追趕已經(jīng)擁抱 TSN 的競爭對(duì)手。您仍可以利用現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施擴(kuò)大生產(chǎn)，但是擴(kuò)張會(huì)面臨局限，比如傳送帶是依靠 PROFINET 協(xié)議經(jīng)由 HMI 通訊，將會(huì)面臨兼容問題。另外，硬件實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制使用 EtherCAT 協(xié)議，而機(jī)械臂控制使用 Mitsubishi CC-link IE 等其他協(xié)議。雖然在必要的時(shí)候添加模塊并不麻煩，但供應(yīng)商采用的以太網(wǎng)技術(shù)各不相同，管理來自不同供應(yīng)商的設(shè)備絕非易事。在所有單元都被隔離的狀態(tài)下，很難整合數(shù)據(jù)，更別說優(yōu)化流程，提高生產(chǎn)效率。長此以往，企業(yè)不得不面臨與工業(yè) 4.0 和 IIoT 應(yīng)用背道而馳的窘境。此外，一旦機(jī)器視覺、運(yùn)動(dòng)攝像頭等應(yīng)用加入到統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)中，TSN 技術(shù)將使即插即生產(chǎn)成為現(xiàn)實(shí)。
圖表：在 TSN 統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)中集成更多應(yīng)用
簡而言之，是 IT 和 OT 網(wǎng)絡(luò)整合讓工業(yè) 4.0 和 IIoT 應(yīng)用成為可能。而 TSN 正是連接這兩種網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，在網(wǎng)絡(luò)連接方面極具優(yōu)勢(shì)并能降低系統(tǒng)部署成本。目前，人們對(duì) TSN 的了解還不夠，部分人誤以為 TSN 還是一項(xiàng)不成熟的技術(shù)，但事實(shí)上，TSN 的發(fā)展已超越 TSN 交換機(jī)、PLC、伺服電機(jī)、IO 等單個(gè)設(shè)備，朝著構(gòu)建完整生態(tài)的方向發(fā)展，助力各類 IIoT 和工業(yè) 4.0 應(yīng)用落地。
