在數位轉型的新時代，製造商須重新思考其現有的商業模式，以及可用的基礎設施。為了在工業 4.0 時代保持關聯性和競爭力，製造商不能再像過去那樣僅單純採用數位技術，然後在自動化孤島中部署預先定義的流程。產業的未來走向，與多項因素息息相關，包括：驅動這波數位化浪潮的原因、目前的工業自動化模式將如何轉變，並勇於迎接未來發展的意願。

智慧製造願景：以服務和需求為導向

製造策略不斷在演進。隨著客戶需求日益多樣化，企業開始尋找可因應各種不同需求並提高運作效率的方法。過去，企業會根據銷售預測來規劃生產，並儘快讓產品上架。為了儘量擴大產能，企業會建置更多相同的生產線，以便快速又有效率地滿足市場不斷攀升的需求。如果是僅生產單一的特定產品，這種量產方法非常有效。但如果客戶想要相同產品的不同版本，該怎麼辦？企業該如何滿足這些快速變化的客戶需求？解決之道是，重新思考現有的製造策略。企業的目標是提高生產力，同時滿足客戶形形色色的需求。有鑑於此，製造商開始緩慢地從以不變的流程量產單一產品，轉變為依客戶需求而量身定制的客製化生產。

未來智慧製造的願景是，以智慧方式連接人、事、物和企業，以便實現即時且自主的端對端通訊、協作、反應、調整和最佳化。

展望未來：普渡模型的明日願景

傳統的普渡模型（Purdue model），亦即「自動化金字塔」架構，勾勒出不同層級的網路通訊。在系統的整個生命週期中，這些層級的維護成本極高，而且難以維護。

有鑑於此，業界呼籲將現有的模型，轉變為能夠即時回應市場和業務狀況的「自主式金字塔」。在這個新的架構中，原本各自為政的自動化和網路資料流孤島，可透過通用的語義（semantic）和無縫連接的基礎設施，彼此進行通訊。

藉由部署普渡模型，製造商可透過統一的網路基礎設施，實現其智慧製造願景。然而，一些基本的挑戰也隨之而來。例如，在統一的網路基礎設施中，所有資料全都經由單一通道傳輸，因此網路管理員必須確保這樣的透明度，不會影響到確定性資料的處理。此外，管理者如何保證所傳輸的是正確的資訊，以便及時做出正確決策並採取行動？

這就是時效性網路（TSN）派上用場的地方。

確定型時效性網路

為了實現可完全融合而且互通，並可在單一工業環境中，同時處理關鍵和非關鍵應用資料的網路，IEEE 802.1 工作小組的時效性網路（TSN）任務小組，正在制定一組經由標準乙太網路進行資料傳輸的標準。這項新功能可支援乙太網路技術未來的長遠發展，並擴大乙太網路在各種新應用中的應用範圍。

時效性網路帶來了許多新標準，它的概念與其說是多合一解決方案，不如說是一個工具箱；您必須知道有哪些「工具」可以使用，以及每種工具的運作方式，如此才能找到適合您的應用的工具。

視應用需求而定，您可將這些工具組合在一起，以建構符合特定需求或目的的基礎設施。例如，IEC/IEEE 60802 聯合專案制定了一個 TSN 規範，以便指引使用者選擇工具箱中的標準，並將它們用於工業自動化應用。

整體來看，工具箱中的所有標準，都可歸類為下列 TSN 標準之一：

1. 時間同步

顧名思義，「時效性網路」的重點為，針對統一且可互通的基礎設施，在所有設備之間建立共同的時間參考，以便為整體運作奠定基礎。

2. 有界低延遲

藉由採用不可協商的時間週期分配概念，來進行端對端傳輸，這些元件可確保網路能順利進行確定性資料傳輸。

3. 超高可靠度

為了部署和維護確定性網路環境，IEEE 制定了一組標準，以確保最佳的可靠性和安全性。

4. 資源管理

當網路和應用變得更高度融合，規模也更大時，就需要額外的工具，來提供更出色的可管理性和可視性。

除了提供標準乙太網路硬體，以建立符合 TSN 標準的統一基礎設施外，Moxa 還積極參加全球各地的 TSN 插拔測試並加入各個測試平台，例如邊緣運算聯盟（ECC）、Labs Network Industrie 4.0，以及 IIC 和 AII 等工業互聯網聯盟。Moxa 同時也是 OPC 基金會現場通訊（FLC）計畫的初期支援者之一，以推動 TSN 技術的發展。TSN 匯集了許多不同的產業組織和市場領導者，以全面發揮工業 4.0 的無窮潛力，並實現數位化承諾。