時(shí)間敏感型網(wǎng)絡(luò)：IEEE標(biāo)準(zhǔn)推進(jìn)工業(yè)4.0的五種方式

在世界各地，我遇到了投資數(shù)十萬(wàn)甚至數(shù)百萬(wàn)美元的客戶，以實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0的承諾。這種無(wú)處不在的連接新范式正在激勵(lì)制造商，從最大的自動(dòng)化OEM到新興企業(yè)。他們看到了提高業(yè)務(wù)生產(chǎn)力、效率、適應(yīng)性和盈利能力的潛力，從而為底線以及最終的員工、利益相關(guān)者和客戶帶來(lái)利潤(rùn)。

例如，工業(yè)4.0承諾提供前所未有的靈活性，通過(guò)允許制造商適應(yīng)季節(jié)性或不斷變化的客戶需求，轉(zhuǎn)化為敏捷生產(chǎn)。我們將能夠提高正常運(yùn)行時(shí)間（控制開銷和維護(hù)成本），減少資源時(shí)間和參與，并增強(qiáng)業(yè)務(wù)和客戶的信心。這些只是我們可以預(yù)期第四次工業(yè)革命帶來(lái)的潛在行業(yè)變化結(jié)果的幾個(gè)例子。

強(qiáng)調(diào)這些巨大機(jī)會(huì)的是獲取、通信和分析數(shù)據(jù)的需求。數(shù)據(jù)，最重要的是從這些數(shù)據(jù)中提取的見(jiàn)解，是獲得所有這些改進(jìn)的貨幣。然而，在當(dāng)今的大多數(shù)工廠中，數(shù)據(jù)都存在于孤島中，孤立且無(wú)法訪問(wèn)，因此無(wú)法操作。多年來(lái)，制造商一直試圖解決這個(gè)問(wèn)題，但在孤島中工作阻礙了這些項(xiàng)目。

進(jìn)入時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò) （TSN），這是一組 IEEE 以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，是滿足工業(yè) 4.0 的許多強(qiáng)大成果的基礎(chǔ)。借助TSN，整個(gè)工廠的所有數(shù)據(jù)（從地板到服務(wù)器、前臺(tái)以及介于兩者之間的任何地方）都可以共存和通信。由于TSN是打破阻礙工業(yè)通信的現(xiàn)有數(shù)據(jù)孤島的第一步，因此它可以實(shí)現(xiàn)對(duì)寶貴決策數(shù)據(jù)的無(wú)處不在的訪問(wèn)。TSN是幫助工業(yè)組織以五種關(guān)鍵方式實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0承諾的起點(diǎn)，所有這些方式都植根于使數(shù)據(jù)更易于訪問(wèn)。

創(chuàng)建通用語(yǔ)言。通過(guò)創(chuàng)建對(duì)時(shí)間同步的統(tǒng)一理解，以及對(duì)所有數(shù)據(jù)包和信息的統(tǒng)一處理，TSN允許數(shù)據(jù)使用通用語(yǔ)言。雖然設(shè)備互操作性挑戰(zhàn)仍然存在，但制造商將能夠從他們的數(shù)據(jù)中獲得更多價(jià)值，這些數(shù)據(jù)現(xiàn)在可以在同一以太網(wǎng)路徑中共存。

實(shí)現(xiàn)可擴(kuò)展性和敏捷性。TSN可以幫助以太網(wǎng)管理數(shù)據(jù)發(fā)送的一系列傳輸速率，以便在所有優(yōu)先級(jí)上有足夠的帶寬用于數(shù)據(jù)吞吐量。最終，制造商可以更輕松地增加或減少產(chǎn)能，并適應(yīng)不斷變化的客戶優(yōu)先級(jí)和需求。

支持更可靠的自動(dòng)化。TSN支持對(duì)準(zhǔn)確性和精度至關(guān)重要的實(shí)時(shí)確定性數(shù)據(jù)。如果數(shù)據(jù)點(diǎn)（例如信號(hào)）的計(jì)時(shí)以任何方式延遲或關(guān)閉，機(jī)器可能無(wú)法正確響應(yīng)并導(dǎo)致下游影響，從而降低生產(chǎn)力并導(dǎo)致收入損失。例如，考慮機(jī)器人與人類一起工作所需的精度;如果機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)偏離了幾分之一英寸，工人的安全就會(huì)受到威脅。TSN促進(jìn)了像這樣的即時(shí)通信應(yīng)用以及更多其他應(yīng)用，以提高安全性和質(zhì)量。

幫助縮小信息技術(shù) （IT） 和運(yùn)營(yíng)技術(shù) （OT） 專家之間的鴻溝。通過(guò)提供一套通用工具，TSN支持IT和OT團(tuán)隊(duì)通常不同且相互競(jìng)爭(zhēng)的目標(biāo)。它提供了一個(gè)支持協(xié)作的通用框架，一種共享語(yǔ)言。此外，我們看到許多OT專家接近退休年齡，這意味著他們將帶著他們對(duì)當(dāng)今現(xiàn)場(chǎng)總線的歷史專業(yè)知識(shí)退休。TSN有可能通過(guò)提供一個(gè)通用框架來(lái)解決這些未來(lái)的技能差距，使IT專家能夠支持工業(yè)以太網(wǎng)。這樣可以節(jié)省資源并提高生產(chǎn)率。

允許公司將其研發(fā)支出分配到其他地方。由于TSN解決了帶寬限制，因此公司在嘗試擴(kuò)展或添加新容量時(shí)不再需要構(gòu)建新的帶寬分配。我們已經(jīng)看到公司在基礎(chǔ)設(shè)施上投資了數(shù)千萬(wàn)美元，但僅僅十年后就變得過(guò)時(shí)或無(wú)效。TSN大大減少了重建的需求，從而為投資支持更高自動(dòng)化的技術(shù)創(chuàng)造了機(jī)會(huì)。例如，它通過(guò)培訓(xùn)員工管理和操作復(fù)雜的機(jī)器人系統(tǒng)來(lái)釋放資金用于再投資提高員工的技能。

結(jié)論

毫無(wú)疑問(wèn)，TSN標(biāo)準(zhǔn)是工業(yè)4.0承諾及其將改變的許多應(yīng)用的關(guān)鍵基礎(chǔ)構(gòu)建塊，引領(lǐng)下一代技術(shù)，徹底改變制造商的工作和運(yùn)營(yíng)方式。然而，這只是我們正在構(gòu)建的更廣泛生態(tài)系統(tǒng)的一部分，以實(shí)現(xiàn)第四次工業(yè)革命。這需要軟件、中間件、先進(jìn)的硅組件、杰出的發(fā)明家和工程師、敬業(yè)的技術(shù)人員和操作員、教育和時(shí)間。但是，我在ADI公司和整個(gè)行業(yè)的同事都相信這些新興技術(shù)的驚人潛力，并且像我們的客戶和合作伙伴一樣，從幾乎無(wú)窮無(wú)盡的機(jī)會(huì)中受到啟發(fā)。

審核編輯：郭婷