儘管 COVID-19 疫情重創全球企業，但美聯儲預測 2021 年美國 GDP 將成長 4.2%*。製造業預計將是帶動全球經濟復甦的要角。好不容易看到隧道盡頭的那一道曙光，許多重量級製造商開始積極計畫，以更快、更精準的方式擴充產能，以因應不斷攀升的需求。然而，這樣的轉型能否成功，取決於企業是否願意採用創新技術，來提高生產效率並降低維護成本。
時效性網路（TSN）是工業 4.0 和工業物聯網（IIoT）應用的明日之星，有助於實現絕佳的生產效率和更低的維護成本。在 2020 年，已開始使用 TSN 技術的產業先鋒進行了多次虛擬展示，向全世界證明 TSN 不僅是一個創新概念，同時也是一項具體可行的技術。然而，在期盼光明的未來之前，您需了解一些要點，以便做出正確的投資決策。
▎問題 1 ▎採用 TSN 有什麼好處？
答：TSN 的兩個終極目標是，將準確且時效性極高的資料，無縫地整合入工業流程，並提供詳細而完整的運作畫面，讓企業能夠即時回應市場需求。藉由使用 TSN 技術，企業可達成兩個主要目標，並享受下列優點：
- TSN 有助於實現高速網路、大量資料傳輸、精準的動作控制，以及低延遲。
- TSN 可排定網路流量的優先順序，以確保即時的通訊。如此便可將對時間有嚴格要求的資料，在正確的時間，傳送到正確的地點。換言之，企業可透過基於標準乙太網路的工業自動化系統，將各種應用統合於單一網路中。這證明建構一個支援各種不同應用的統合式網路是可行的。如此一來，您無需擔心具有時效性的資料，無法及時送達目的地。（請觀看展示影片以了解詳情。）
- TSN 可精準地安排資料傳輸，避免未經授權的資料流入網路，因此可強化網路安全性。
示意圖：適合各種不同應用的統合式網路
▎問題 2 ▎「統合式網路」很重要嗎？
答：是的，您需要可將 OT 和 IT 網路合而為一的統合式網路，以獲得準確且一致的資料，進而深入洞察生產流程的細節。然而，如果這兩個網路的落差極大，那麼要建構前述的統合式網路將非常困難，更不用說將各個單獨的專屬自動化設備，逐一整合入 OT 環境中。統合式網路具有下列優點：
- 以單一產業標準建立統一的通訊架構。
- 不需花太多時間訓練，即可了解不同廠商的協定
- 可降低布線和維護成本
有關統合式網路的詳細資訊，請參閱以下文章：實現互通性，工業 4.0 時代成功部署 TSN 的關鍵。
▎問題 3 ▎哪些是 TSN 的潛在應用？
儘管 TSN 是從影音橋接（AVB）演進而來，但 TSN 的用途並不僅限於音訊或視訊應用。TSN 極具潛力的特性和優點，使其能廣泛應用於半導體、汽車、機械、食品和飲料、化學和發電等各個不同產業。然而，不同領域的 TSN 應用，其要求各不相同，目前的 TSN 標準，與實際應用的 TSN 系統之間，有相當大的差距。了解 Moxa 如何與 Xilinx 攜手合作，共同開發適用於工業 4.0 應用的時效性網路技術，請閱讀新聞稿。
▎問題 4 ▎我的應用是否適合使用 TSN 技術？
以下的情況可作為您的參考，以評估貴公司是否應部署 TSN。
如果您符合 3 個或更多的項目，那麼 TSN 是非常適合您的解決方案。
- 在整合標準或專屬通訊技術時，您感受到極大的成本壓力。
- 您現有的網路系統彼此獨立，因此除錯成本非常高。
- 您的網路系統難以管理，因而須投入大量時間和精力來開發工具。
- 您的現有系統和 IT 系統之間有互通性問題。
- 您需要更高的網路頻寬，以開發自動化系統。
- 您想要增強網路安全性。
▎問題 5 ▎公司中現有的生產流程和網路設定都很良好，為什麼要部署 TSN？
就目前而言，貴公司可能對您的製造產出感到滿意。然而，從長遠來看，您可能難以跟上已經擁抱 TSN 技術的競爭對手。您還是可以使用現有的基礎設施來擴大產能，但這樣的做法有其侷限性；比方說，假如您的輸送帶是透過 PROFINET 協定與 HMI 通訊，這將導致相容性問題。另一方面，透過硬體即時執行的運動控制使用 EtherCAT，而機械手臂控制則使用 Mitsubishi CC-Link IE 等其他協定。雖然等到有需要時再添加模組並不麻煩，但由於各家設備供應商均採用不同的工業乙太網路技術，要管理來自不同廠商的所有設備，絕非易事。在所有單元都被隔離的狀況下，要進行資料整合十分困難，更別說將製造流程最佳化，以提高生產效率。長此以往，企業將陷入工業 4.0 與 IIoT 應用完全背道而馳的困境。更重要的是，如果您需要將機器視覺、運動攝影機等各種應用整合入統合式網路中，TSN 技術可提供即插即用的解決方案。
圖：將更多應用加入 TSN 統合式網路中
簡而言之，IT 和 OT 網路的融合，是工業 4.0 和工業物聯網應用的幕後推手。而 TSN 正是將這兩種網路串連在一起的基礎，它具有顯著的網路連接優勢，並可降低系統部署成本。目前業界對 TSN 仍不夠了解，有些人誤以為它是未經驗證的技術，但實際上 TSN 的發展早已超出 TSN 交換器、PLC、伺服器和 IO 等單一設備，並且正朝著建立完整生態系統的目標前進，以實現 IIoT 和工業 4.0 應用的目標。
*資料來源：美國聯邦公開市場委員會報告