Moxa: Die Ziele von IIoT erreichen

Inhaltsverzeichnis
IIoT und TSN
Frage 1: Was sind die Vorteile der Einführung von TSN?
Frage 2: Ist ein einheitliches Netzwerk wichtig?
Frage 3: Was sind mögliche Anwendungen für TSN?
Frage 4: Ist es für meine Anwendungen sinnvoll, TSN zu nutzen?
Frage 5: Warum sollte TSN genutzt werden?

Trotz der Tatsache, dass die Covid-19-Pandemie den Unternehmen schwer zugesetzt hat, prognostiziert die US-Notenbank ein BIP-Wachstum von 4,2 % im Jahr 2021. Es wird erwartet, dass das produzierende Gewerbe eine sehr wichtige Rolle bei der Wiederbelebung der Weltwirtschaft spielen wird. Da sie das Licht am Ende des Tunnels sehen, planen einige Schwergewichte der verarbeitenden Industrie, ihre Produktion als Reaktion auf die steigende Nachfrage schneller und präziser auszuweiten. Dieser Umschwung wird jedoch von der Bereitschaft der Unternehmen abhängen, innovative Technologien einzusetzen, die es ihnen ermöglichen, die Produktionseffizienz zu steigern und die Wartungskosten zu senken.

IIoT und TSN

Zeitsensitive Vernetzung (TSN) wird als eine Technologie angepriesen, die Industrie 4.0 und IIoT-Anwendungen zu einer hohen Produktionseffizienz und geringeren Wartungskosten verhelfen kann. Die Branchenakteure, die begonnen haben, TSN-Technologien zu nutzen, haben demonstriert, dass TSN nicht nur eine Idee in der Entstehungsphase ist, sondern eine konkrete Technologie, belegt durch virtuelle Demonstrationen im Jahr 2020. Vor dem Blick in die Zukunft sind jedoch einige Dinge zu beachten, damit die richtigen Investitionen getätigt werden können.

Frage 1: Was sind die Vorteile der Einführung von TSN?

Antwort: Die beiden ultimativen Ziele von TSN sind die nahtlose Einbindung präziser und zeitkritischer Daten in industrielle Prozesse und eine detaillierte und ganzheitliche Sicht auf den Betrieb, damit Unternehmer schnell und in Echtzeit auf Marktanforderungen reagieren können. Durch den Einsatz von TSN-Technologien können Unternehmen die beiden Hauptziele erreichen und von folgenden Vorteilen profitieren:

• TSN ermöglicht Hochgeschwindigkeitsnetzwerke, die Übertragung großer Datenmengen, hochpräzise Bewegungssteuerung und geringe Latenzzeiten.
• TSN kann den Netzverkehr priorisieren, was eine Kommunikation in Echtzeit garantiert und bedeutet, dass zeitkritische Daten zur richtigen Zeit an den richtigen Ort geliefert werden. Mit anderen Worten: Das Ziel einer konvergenten Anwendung in einem einheitlichen Netzwerk wird in der industriellen Automatisierung auf Basis von Standard-Ethernet erreicht. Letztendlich wird es möglich sein, ein einheitliches Netzwerk für unterschiedliche Anwendungen zu haben. Damit entfällt die Sorge, dass zeitkritische Daten ihr Ziel nicht rechtzeitig erreichen.
• TSN kann die Netzwerksicherheit erhöhen, da eine genaue Datenübertragung geplant werden kann, um den Zufluss nicht autorisierter Daten zu vermeiden.

CLPA: Was bei der Einführung von TSN zu beachten ist

Frage 2: Ist ein einheitliches Netzwerk wichtig?

Antwort: Ja, die Konvergenz von OT- und IT-Netzwerken, die zu einem einheitlichen Netzwerk führt, ist erforderlich, um genaue und koordinierte Daten zu ermöglichen, die Einblicke in die Produktionsprozesse geben können. Es ist jedoch äußerst schwierig, die Konvergenz zu verwirklichen, wenn es Lücken zwischen den beiden Seiten gibt, ganz zu schweigen von der Integration isolierter proprietärer Automatisierungsinseln in OT-Umgebungen. Ein einheitliches Netzwerk beinhaltet folgende Vorteile:

• Ein einziger Industriestandard wird für die Kommunikation verwendet.
• Minimaler Schulungsaufwand, um die Protokolle der verschiedenen Anbieter zu verstehen.
• Geringere Kosten für Verkabelung und Wartung.

Frage 3: Was sind mögliche Anwendungen für TSN?

Auch wenn sich TSN dem aus Audio Video Bridging entwickelt hat, ist der Einsatz nicht auf Audio- oder Videoanwendungen beschränkt. Es sind die vielversprechenden Eigenschaften und Vorteile von TSN, die es für eine Vielzahl von Anwendungen unentbehrlich machen, die in verschiedenen Branchen wie der Halbleiterindustrie, der Automobilindustrie, dem Maschinenbau, der Lebensmittel- und Getränkeindustrie, der chemischen Industrie und der Energieerzeugung zum Einsatz kommen. Jede TSN-Anwendung hat jedoch ihre spezifischen Anforderungen, und derzeit besteht eine erhebliche Lücke zwischen den bestehenden TSN-Standards und den anwendungsspezifischen TSN-Systemen.

Frage 4: Ist es für meine Anwendungen sinnvoll, TSN zu nutzen?

Es lässt sich einfach beurteilen, ob ein Unternehmen TSN einsetzen sollte, indem die folgenden Aussagen bewertet werden.

Werden mehr als drei Aussagen angekreuzt, dann ist TSN eine ideale Lösung.

• Es entstehen enorme Kosten, wenn ein Unternehmen entweder Standard- oder proprietäre Kommunikationstechnologien integriert.
• Das Debuggen eines bestehenden Netzwerksystems ist aufgrund einer isolierten Netzwerkstruktur sehr teuer.
• Ein Netzwerk ist schwer zu verwalten und es müssen Tools entwickeln werden, was zusätzlich Zeit und Mühe kostet.
• Es treten Interoperabilitätsprobleme zwischen dem OT- und IT-System auf.
• Es wird eine höhere Netzwerkbandbreite benötigt, weil ein automatisiertes System entwickelt werden soll.
• Die Netzwerksicherheit soll gesteigert werden.

Frage 5: Warum sollte TSN genutzt werden?

Im Moment ist ein Unternehmen vielleicht noch mit der Produktionsleistung zufrieden. Langfristig wird es jedoch Schwierigkeiten haben, mit den Mitbewerbern mitzuhalten, wenn diese TSN-Technologien einführen. Einerseits können eine Produktion auf Basis der bestehenden Infrastruktur noch ausgebaut werden, aber der Ausbau wird an seine Grenzen stoßen, wenn man feststellen, dass z.B. das Förderband mit dem HMI über Profinet kommuniziert. Andererseits verwendet die Bewegungssteuerung, die harte Echtzeit erfordert, Ethercat, und die Roboterarmsteuerung verwendet ein anderes Protokoll, z. B. Mitsubishi CC-Link IE. Auch wenn es vergleichsweise einfach ist, Add-on-Bausteine nach Bedarf einzusetzen, ist die Verwaltung all dieser Geräte von verschiedenen Herstellern, die unterschiedliche industrielle Ethernet-Technologien verwenden, sehr schwierig. Wenn jede Zelle isoliert ist, gibt es viele Hindernisse bei der einfachen Integration der Daten, ganz zu schweigen davon, wenn die Prozesse feinabgestimmt und die Produktionseffizienz verbessert werden soll. Langfristig führt das dazu, dass sich ein Unternehmen in die entgegengesetzte Richtung der Realisierung von Industrie 4.0- und IIoT-Anwendungen bewegt. Noch wichtiger ist, dass die TSN-Technologie auch eine Plug-and-Produce-Lösung ermöglicht, wenn zusätzliche Anwendungen wie Machine Vision und Bewegungskameras zu einem einheitlichen Netzwerk hinzugefügt werden.

Kurz gesagt, es ist die Konvergenz zwischen IT- und OT-Netzwerken, die Industrie 4.0- und IIoT-Anwendungen ermöglicht. TSN erreicht dies durch die Verknüpfung dieser Netzwerke, was erhebliche Vorteile bei der Netzwerkkonnektivität schafft und die Kosten beim Einsatz von Systemen reduziert. Auch wenn viele Unternehmen dem Irrglauben unterliegen, dass TSN immer noch eine unerprobte Technologie ist, hat es sich tatsächlich zu mehr als nur TSN-Switches, SPS, Servos und IOs entwickelt, sondern zu einem Ökosystem, das hilft, die Ziele von IIoT- und Industrie 4.0-Anwendungen zu erreichen. (ge)

Kontakt:

Moxa Europe GmbH
Einsteinstr. 7
85716 Unterschleißheim
Tel: +49 89–37003990
Fax: +49 89370039999
europe@moxa.com
www.moxa.com