Aufgrund der aktuellen Produktionsanforderungen besteht nicht nur der Bedarf nach Automatisierungslösungen, die gewährleisten, kontinuierlich Waren zu produzieren und zu liefern, sondern auch Transparenz und Produktivitätszuwächse bieten, wie sie Industrie 4.0 fordert. Bedenkt man, dass die Nutzungsdauer von Automatisierungshardware bis zu 20 Jahre beträgt, gibt es viele Anlagen, die mit veralteten Systemen arbeiten, die von einem Update profitieren werden. Hier können branchenführende offene Kommunikationstechnologien eingesetzt werden, um die nötigen Verbesserungen in Prozesstransparenz und Produktivität zu ermöglichen.
Warum Time-Sensitive Networking (TSN)?
Die Lebensdauer von Automatisierungsanlagen beträgt in der Regel viele Jahre, deshalb ist es wichtig zu wissen, welche Technologien den größten Nutzen von Langlebigkeit, schnellem Return on Investment (ROI) und klaren technischen Vorteilen haben. Unter Automatisierungsspezialisten herrscht weitgehend Einigkeit darüber, dass dem Time-Sensitive Networking (TSN) die Zukunft gehört. Hierbei handelt es sich um eine Reihe von Ethernet-Substandards für die OSI-Schicht 2 nach IEEE 802.1. Diese ermöglichen Determinismus und Zuverlässigkeit in der Ethernet-basierten industriellen Kommunikation. Hier wird neben der Datenfluss-Priorisierung eine präzise Zeitsynchronisation im Netzwerk geschaffen.
So lassen sich unterschiedliche Arten von Daten über ein zentrales Netzwerk abwickeln – ohne Leistungsverluste bei wichtigen Steuerungsaufgaben. Das Ergebnis ist eine Industrial-Ethernet-Infrastruktur für die Koexistenz von Safety- und Motion-Control-Daten, allgemeinen Steuerungsdaten, Videoframes aus Inspektionssystemen, regelmäßigen Schichtprotokollen und sogar E-Mails.
Die Vorteile liegen auf der Hand: Derartige Netzwerke können das Potenzial der Gigabit-Bandbreite voll ausschöpfen, sind einfacher strukturiert und somit auch kostengünstiger zu gestalten, einzurichten und zu warten. Außerdem können neue Systeme schneller eingebunden werden und sind früher betriebsbereit.
Die physische Trennung von kritischen und nicht-kritischen Netzwerken entfällt beim TSN und fördert so die Konvergenz von Operational Technology (OT) und Informationstechnik (IT). Das Zusammenwachsen von OT und IT ist eine zentrale Forderung von Industrie 4.0 und schafft Wettbewerbsvorteile durch mehr Transparenz, besseres Prozessmanagement, höhere Produktqualität, Produktionssteigerung sowie reduzierte Ausfallzeiten. Unternehmen können so besser auf Kundenanforderungen eingehen und ihr Geschäft ausbauen.
Die Entwicklung geht weiter
Viele der IEEE-802.1-Normen sind inzwischen fertiggestellt, aber nicht alle. Die Arbeitsgruppe IEC/IEEE 60802 arbeitet beispielsweise immer noch an der Standardisierung von TSN-Profilen für die industrielle Automatisierung. TSN entwickelt sich daher noch weiter.
Zahlreiche Investitionsprojekte können trotzdem nicht länger warten, und TSN ist so weit ausgereift, dass entsprechende Lösungen bereits verfügbar sind. Wie die meisten Technologien wird sich TSN mit der Zeit an neue Gegebenheiten anpassen. Wer jetzt auf TSN setzt, ist dennoch auf der sicheren Seite, weil die beteiligten Organisationen stets auf Abwärtskompatibilität achten. Auch wenn die Entwicklungen von TSN noch weitergehen, werden zukünftige Systeme mit den heutigen Lösungen kompatibel sein. TSN weist in seiner jetzigen Form alle oben beschriebenen Vorteile auf und ist eine hervorragende Strategie, um Wettbewerbsvorteile zu sichern.
Besonders sinnvoll ist TSN, wenn sich hierdurch verschiedene Steuerungsdaten in einem Netzwerk übertragen lassen. Beispielsweise lassen sich für eine Druckmaschine die hochpräzisen Motion-Control-Daten zusammen mit den Daten des Inspektionssystems der Prozessüberwachung und den Daten der Systeme für die Bedienersicherheit gemeinsam in einem Netzwerk übertragen. Entsprechende Datenströme können im selben TSN-Netzwerk koexistieren. Dies vereinfacht das Systemdesign, reduziert die Kosten und steigert die Verfügbarkeit.
Die Zeit ist reif für TSN
Die Nutzungsdauern von Fabrikanlagen bemessen sich in Jahrzehnten, und wer jetzt auf eine TSN-Lösung setzt, trifft eine solide Entscheidung. TSN erfüllt bereits heute die Anforderungen von Industrie 4.0, denn so lässt sich die zunehmend verbreitete Gigabit-Bandbreite optimal ausschöpfen. Man darf auch davon ausgehen, dass sich TSN im Hinblick auf zukünftige Anforderungen weiterentwickelt und dennoch kompatibel zu den heute getätigten Investitionen bleiben wird.
Ethernet – die Basistechnologie von TSN – stammt aus den frühen 1970er Jahren und ist nach wie vor relevant. TSN wird entsprechend beständig sein und seinen Anwendern Vorteile verschaffen – in der aktuellen Nutzungsperiode ihrer Anlagen und darüber hinaus.
Schon heute ist TSN ein wichtiger Bestandteil bei der Bewältigung aktueller Herausforderungen der Fertigung. Optimal sind daher Technologien, die jetzt schon TSN-Funktionen unterstützen und Migrationsmöglichkeiten für die Zukunft bereitstellen. Bereits seit 20 Jahren unterstützt die CC-Link Partner Association (CLPA) Unternehmen mit modernsten, offenen Automatisierungsnetzwerken und wird in den kommenden 20 Jahren weiterhin zu den Key-Playern in diesem Sektor gehören.
Neuerdings unterstützt die CLPA die zukunftssichere industrielle Kommunikation mit CC-Link IE TSN, das 1 Gbit Bandbreite mit TSN-Funktionen kombiniert. Mit diesen Eckdaten ist CC-Link IE TSN die ideale Migrationslösung, die nicht nur die aktuellen Bedürfnisse der Fertigung erfüllt, sondern auch den Weg für die Connected Industries der Zukunft bereitet. Unternehmen können mit dieser Technologie den enormen Datenverkehr organisieren, der mit der datengesteuerten Fertigung von Industrie 4.0 einhergeht. So optimieren sie ihre Aktivitäten in der Gegenwart und werden zugleich fit für die Zukunft.
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