談?wù)摷夹g(shù)自然是有必要的，但是，討論Why才會(huì)讓我們更為清晰這件技術(shù)的意義和價(jià)值，也就知道因何要去做這件事情，如何更好的去做這件事情，關(guān)于TSN之前探討的都是技術(shù)話題，不妨從“Why”-為什么對(duì)于自動(dòng)化而言，TSN是一個(gè)方向？

1.解決OT向整體運(yùn)營(yíng)管理延伸問(wèn)題

事實(shí)上，自動(dòng)化業(yè)界的企業(yè)一直在基于IT技術(shù)來(lái)解決實(shí)際工業(yè)的問(wèn)題，這個(gè)發(fā)展并非是今天才有，包括采用現(xiàn)場(chǎng)總線、基于以太網(wǎng)的實(shí)時(shí)通信，以及今天的TSN技術(shù)發(fā)展，這些都是背后的原因。

1.1在運(yùn)營(yíng)管理發(fā)揮尋找空間

隨著離散機(jī)器與流程工業(yè)不斷的發(fā)展，其實(shí)，我們今天可以說(shuō)享受了人類科技發(fā)展的巨大福利，因?yàn)樽詣?dòng)化技術(shù)讓機(jī)器具有了極其巨大的生產(chǎn)能力，以至于達(dá)到了生產(chǎn)過(guò)剩的階段，要知道現(xiàn)在的飲料灌裝系統(tǒng)甚至可以達(dá)到20萬(wàn)瓶的生產(chǎn)能力，而印刷機(jī)印報(bào)紙的速度已經(jīng)達(dá)到了1km/分鐘的速度，自動(dòng)化還能讓速度提上去嗎？從控制的角度來(lái)說(shuō)是可以的，只是機(jī)械受不了了，因?yàn)樵偬岣叩脑?，機(jī)械的剛度、磨損提高就意味著成本的指數(shù)增長(zhǎng)，因此，可以理解為今天的機(jī)器在某種意義上已經(jīng)達(dá)到了一個(gè)最優(yōu)的極限，因此，純的機(jī)械升級(jí)具有不經(jīng)濟(jì)性。

表1-更為復(fù)雜的制造現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)傳輸需求

在這個(gè)背景下，更大的數(shù)據(jù)用于實(shí)現(xiàn)挖掘潛能的目標(biāo)，這造成了數(shù)據(jù)帶寬的需求，而這些視覺(jué)、振動(dòng)、質(zhì)量、定位信息，包括AR/VR的信息傳遞則使得網(wǎng)絡(luò)容量有了更大的要求，而且數(shù)據(jù)的特性變得更為復(fù)雜，需要傳遞更多類型的數(shù)據(jù)，這使得網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)類型的復(fù)雜度較之以往提高不少，這對(duì)傳統(tǒng)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)僅傳輸物理的信號(hào)而言是極大的挑戰(zhàn)，因此，人們開(kāi)始尋找解決問(wèn)題的新辦法，TSN進(jìn)入了視野。

1.2邊緣計(jì)算的需求

我們前面談到過(guò)，在現(xiàn)場(chǎng)有大量的“優(yōu)化”需求，同時(shí)具有一定的實(shí)時(shí)性，原本來(lái)說(shuō)，這些“計(jì)算”可以通過(guò)計(jì)算機(jī)慢慢計(jì)算，但是，由于生產(chǎn)的連接，使得對(duì)數(shù)據(jù)有了“同步”的需求，如實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，對(duì)AGV進(jìn)行動(dòng)態(tài)的規(guī)劃，而這些計(jì)算往往又需要消耗一定的時(shí)間，處理“事件”，包括安全方面相關(guān)的問(wèn)題，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性就不是以前通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)嚴(yán)格優(yōu)先級(jí)這種方式可以解決的，因此，需要具有一定的實(shí)時(shí)性，一方面，是工業(yè)控制任務(wù)的協(xié)同—這種在M2M的協(xié)同也需要實(shí)時(shí)性，包括TSN往下下沉到運(yùn)動(dòng)控制級(jí)更需要實(shí)時(shí)性，就目前來(lái)看，TSN完全可以勝任到現(xiàn)場(chǎng)級(jí)的實(shí)時(shí)任務(wù)。

圖1-TSN解決多個(gè)域的問(wèn)題（IEC60802關(guān)于TSN的場(chǎng)景架構(gòu)）

連接是一個(gè)剛性需求，因?yàn)椋缟纤?，?dāng)無(wú)法在機(jī)械極限內(nèi)實(shí)現(xiàn)效率的提升，則需要通過(guò)連接“耦合-解耦”的方式消除同類項(xiàng)，進(jìn)一步挖掘制造的潛力，而這個(gè)潛力包括了幾個(gè)方面：

(1).通過(guò)削減中間環(huán)節(jié)，直接體現(xiàn)在精益上，消除了浪費(fèi)環(huán)節(jié)，提升效率，簡(jiǎn)單的如讓柔性輸送系統(tǒng)來(lái)降低不必要的搬運(yùn)輸送時(shí)間消耗，提高生產(chǎn)的連續(xù)性，使得離散自動(dòng)化系統(tǒng)邁向流程工業(yè)那種連續(xù)的生產(chǎn)，使得效率提高。

(2).通過(guò)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)優(yōu)化，尋找在生產(chǎn)中的預(yù)測(cè)性，包括工藝參數(shù)預(yù)測(cè)，適應(yīng)于“變化”的需求，減少開(kāi)機(jī)浪費(fèi)的方法、尋找在新的協(xié)同生產(chǎn)下的質(zhì)量?jī)?yōu)化、能源計(jì)量、維護(hù)成本下降的方法，各種方法都是因?yàn)檫B接帶來(lái)了優(yōu)化的可能性空間。

(3).資產(chǎn)管理類，確保透明的數(shù)據(jù)，并在數(shù)據(jù)中對(duì)問(wèn)題進(jìn)行歸結(jié)、判定，以便提高設(shè)備的使用效率，這些應(yīng)用包括了排產(chǎn)、預(yù)測(cè)性維護(hù)等應(yīng)用場(chǎng)景。

通過(guò)TSN網(wǎng)絡(luò)，其實(shí)，自動(dòng)化可以發(fā)揮更為全局的力量來(lái)重塑制造業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的格局，將從機(jī)器到產(chǎn)線，將設(shè)計(jì)與制造進(jìn)行銜接，利用自身的優(yōu)勢(shì)繼續(xù)發(fā)揮全局的規(guī)劃能力。

為自動(dòng)化引入新工具與方法

這些應(yīng)用催生了TSN,它代表著自動(dòng)化領(lǐng)域自覺(jué)對(duì)IT的融合，這不是IT的推進(jìn)，而是一種尋找經(jīng)濟(jì)性，新的解決問(wèn)題的方法，應(yīng)該說(shuō)“技術(shù)帶來(lái)了解決問(wèn)題方法與工具的經(jīng)濟(jì)性”，因此，自動(dòng)化端在成本可行的情況下，采用新的技術(shù)來(lái)解決過(guò)去的問(wèn)題，或者以前沒(méi)有這樣解決問(wèn)題純粹是因?yàn)榧夹g(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)，或者成本高昂，IT對(duì)于OT的貢獻(xiàn)主要體現(xiàn)在大量的商用市場(chǎng)帶來(lái)的規(guī)模效應(yīng)降低了器件、系統(tǒng)架構(gòu)的成本。

由于TSN的投入，使得自動(dòng)化至少在幾個(gè)方向可以擴(kuò)張：

1.工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)：經(jīng)由TSN的交換網(wǎng)絡(luò)，傳感器可以無(wú)需經(jīng)由控制器層而直接被Cloud訪問(wèn)，這個(gè)帶來(lái)全新的應(yīng)用架構(gòu)的變化，因此，IIoT中所描述的APP可以提供新的業(yè)務(wù)模式支撐，采用TSN賦予了整個(gè)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)全新的連接自由與更為廣泛的可能。

TSN可以實(shí)現(xiàn)傳感器到云的傳輸，這件事情本身對(duì)整個(gè)工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景是一個(gè)巨大的變革，突破了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的層層架構(gòu)，賦予了新的應(yīng)用潛在的可能，使得整個(gè)運(yùn)營(yíng)管理更加透明、直接的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。

2.向邊緣計(jì)算的擴(kuò)展，目前來(lái)說(shuō)，IT和OT端都延伸到了邊緣計(jì)算這個(gè)領(lǐng)域，各自發(fā)力，OT以解決原有問(wèn)題，以及新的形勢(shì)下的系統(tǒng)連接帶來(lái)的數(shù)據(jù)連接需求。

邊緣計(jì)算對(duì)于數(shù)據(jù)的需求是多樣的，而這正是TSN網(wǎng)絡(luò)所要應(yīng)對(duì)的，也即,TSN為這樣的場(chǎng)景而生。

3.TSN使得新的計(jì)算架構(gòu)得以實(shí)現(xiàn)：傳統(tǒng)的控制集中式架構(gòu)，DCS分布式控制架構(gòu)，但是，未來(lái)，有了TSN,新的架構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)任意形式的，分布或集中，可以說(shuō)沒(méi)有邊界，數(shù)據(jù)可以直接通過(guò)TSN交換網(wǎng)絡(luò)被發(fā)送到云端，這構(gòu)成了應(yīng)用的云端化，也會(huì)產(chǎn)生新的業(yè)務(wù)模式。

4.TSN也將擴(kuò)張到更多的領(lǐng)域，使得OT可以借助于更多的技術(shù)來(lái)解決問(wèn)題。包括機(jī)器視覺(jué)、AR/VR，而解決問(wèn)題不僅在控制，也在管理運(yùn)營(yíng)。

5.TSN使得現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)可以被有效的傳輸，分流，自動(dòng)化在其中扮演更為靈活的角色，數(shù)據(jù)采集、信號(hào)處理本身就是自動(dòng)化的優(yōu)勢(shì)，而借助于TSN會(huì)能夠讓自動(dòng)化進(jìn)入更為廣泛的領(lǐng)域，包括進(jìn)入樓宇、智慧城市、交通、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。

IT與OT如何發(fā)揮各自效應(yīng)，則關(guān)鍵在于如何借助于OPCUAoverTSN的架構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)融合，如果各自為政，最終對(duì)于IT而言，則無(wú)法獲得經(jīng)濟(jì)性，對(duì)于OT同樣如此，如果無(wú)法取得經(jīng)濟(jì)性，高效益，用戶最終也無(wú)法讓整個(gè)架構(gòu)推進(jìn)。

TSN構(gòu)建全新OICT融合生態(tài)系統(tǒng)

技術(shù)的發(fā)展有一種自然而然的規(guī)則，非以人的意志為轉(zhuǎn)移，從IT與OT融合角度來(lái)看，的確需要一個(gè)新的生態(tài)系統(tǒng)—這是自然發(fā)展的規(guī)律，從競(jìng)爭(zhēng)到競(jìng)合，這是一個(gè)必然的過(guò)程，而對(duì)于IT與OT都屬于工程技術(shù)界，那么本身的融合自然依靠于技術(shù)來(lái)作為生態(tài)系統(tǒng)的基底，而能夠扮演這個(gè)角色的，就目前來(lái)看，想要使得雙方都能夠獲得有效數(shù)據(jù)傳輸，則TSN可以在其中扮演這個(gè)角色。

圖3-OPCUAoverTSN構(gòu)建未來(lái)制造技術(shù)生態(tài)

顯然，最終的用戶是最有發(fā)言權(quán)的，TSN能否扮演這個(gè)角色，自然仍然以用戶的最終選擇來(lái)看，至少目前來(lái)看，正如22日在e-works論壇上來(lái)自ZF/RTW的CIO所說(shuō)“為什么不能有一個(gè)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)讓這些數(shù)據(jù)可以被有效的通信”，是的，對(duì)于用戶的現(xiàn)場(chǎng)而言，一個(gè)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)會(huì)帶來(lái)非常多的便利，才能讓數(shù)據(jù)真正成為一個(gè)透明的、高效，發(fā)揮數(shù)據(jù)的價(jià)值。

對(duì)于IT與OT端而言，各自對(duì)如何推進(jìn)制造有各自的想法和主張，但是，必須明確的是“融合”是誰(shuí)也規(guī)避的，誰(shuí)也不能自說(shuō)自話，必須通過(guò)相互的配合，但是，各自又有“邊界”，對(duì)于OT而言，優(yōu)勢(shì)在于接近現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)物理對(duì)象與模型、控制、優(yōu)化有直接的采集、連接、應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)積累，而對(duì)于IT則在于交換網(wǎng)絡(luò)、軟件、工具與方法等的積累，但是，相互逾越都不會(huì)專業(yè)，而邊界其實(shí)就在這個(gè)融合的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范上，各自繼續(xù)發(fā)揮自身的優(yōu)勢(shì)，而又可以為用戶帶來(lái)基于轉(zhuǎn)型需求的價(jià)值提升。

至于這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)所需的商業(yè)智慧，則需要來(lái)自IT與OT業(yè)界的同仁們共同來(lái)構(gòu)建，需要引入專業(yè)的生態(tài)系統(tǒng)研究的管理學(xué)家能夠參與其中，技術(shù)作為載體，而價(jià)值作為OT與IT各自有其發(fā)揮的領(lǐng)地，而如何平衡其中的關(guān)系與利益，則是來(lái)自于“人”的智慧。