新(xīn)技術(shù)的(de)進(jìn)步以(yǐ)及(jí)对(duì)更(gèng)高(gāo)效生(shēng)産工藝和(hé)生(shēng)産廠(chǎng)的(de)期(qī)盼正(zhèng)推動(dòng)工業設施發(fà)生(shēng)前(qián)所(suǒ)未有(yǒu)的(de)變(biàn)革(gé)。这(zhè)些(xiē)變(biàn)革(gé)提(tí)高(gāo)了(le)自動(dòng)化(huà)程度(dù)、精确度(dù)和(hé)可(kě)用(yòng)數據(jù)量(liàng)。

这(zhè)些(xiē)進(jìn)步使工業4.0成(chéng)为(wèi)現(xiàn)實(shí)，为(wèi)制造商带(dài)来(lái)更(gèng)大(dà)的(de)發(fà)展(zhǎn)前(qián)景和(hé)商機(jī)，在減少(shǎo)排放(fàng)的(de)同(tóng)时(shí)，通(tòng)过(guò)提(tí)高(gāo)生(shēng)産力、安(ān)全(quán)性(xìng)和(hé)可(kě)靠性(xìng)在全(quán)球經(jīng)濟环(huán)境中(zhōng)增強(qiáng)競争優勢。據(jù)估計(jì)，未来(lái)10年(nián)将带(dài)給(gěi)自動(dòng)化(huà)設備制造商價值約6.5万(wàn)亿(yì)美(měi)元(yuán)的(de)商機(jī)。

雖(suī)然这(zhè)一(yī)商機(jī)极具吸引力，但還(huán)有(yǒu)不(bù)少(shǎo)重(zhòng)大(dà)障礙需要(yào)克服(fú)。例如(rú)，在傳統保守的(de)工業領域，新(xīn)技術(shù)的(de)采用(yòng)通(tòng)常進(jìn)展(zhǎn)缓慢(màn)。自動(dòng)化(huà)工廠(chǎng)目前(qián)通(tòng)常是(shì)新(xīn)旧(jiù)系(xì)統的(de)混合體(tǐ)，相應(yìng)的(de)系(xì)統間(jiān)通(tòng)信(xìn)较为(wèi)複雜。現(xiàn)有(yǒu)的(de)基礎設施基本(běn)上(shàng)沒(méi)辦(bàn)法(fǎ)實(shí)現(xiàn)在网络邊(biān)緣安(ān)全(quán)地(dì)捕獲和(hé)傳輸數據(jù)。簡而(ér)言之(zhī)，制造工廠(chǎng)和(hé)加工廠(chǎng)不(bù)会(huì)一(yī)夜(yè)之(zhī)間(jiān)改變(biàn)。这(zhè)需要(yào)一(yī)段(duàn)过(guò)渡期(qī)。

为(wèi)了(le)實(shí)現(xiàn)和(hé)加速这(zhè)一(yī)过(guò)渡，自動(dòng)化(huà)供應(yìng)商開(kāi)始(shǐ)向(xiàng)ADI这(zhè)類(lèi)的(de)技術(shù)合作(zuò)夥伴和(hé)供應(yìng)商尋求更(gèng)多(duō)的(de)系(xì)統領域專業知識和(hé)解(jiě)決方(fāng)案(àn)。

聯网企業所(suǒ)需的(de)过(guò)渡，特(tè)别是(shì)以(yǐ)太网和(hé)安(ān)全(quán)性(xìng)

工業以(yǐ)太网已廣泛應(yìng)用(yòng)于(yú)控制應(yìng)用(yòng)領域，並(bìng)且(qiě)随着企業和(hé)市(shì)场(chǎng)向(xiàng)工業4.0过(guò)渡，将繼續作(zuò)为(wèi)首選通(tòng)信(xìn)介質(zhì)不(bù)斷擴大(dà)。

其(qí)中(zhōng)一(yī)个(gè)挑戰是(shì)解(jiě)決以(yǐ)太网的(de)确定(dìng)性(xìng)問(wèn)題(tí)。許多(duō)协議采用(yòng)專有(yǒu)的(de)第(dì)2层(céng)解(jiě)決方(fāng)案(àn)。然而(ér)，在嘗试提(tí)取(qǔ)相关數據(jù)以(yǐ)供企業网络较高(gāo)级别使用(yòng)或(huò)在不(bù)同(tóng)制造节(jié)點(diǎn)之(zhī)間(jiān)协調时(shí)，这(zhè)些(xiē)协議会(huì)導致(zhì)大(dà)量(liàng)的(de)互操作(zuò)性(xìng)問(wèn)題(tí)。新(xīn)的(de)IEEE 802.1 TSN标(biāo)準旨在解(jiě)決工業控制中(zhōng)遇到(dào)的(de)同(tóng)類(lèi)問(wèn)題(tí)，並(bìng)承諾支持(chí)從專有(yǒu)解(jiě)決方(fāng)案(àn)向(xiàng)基于(yú)标(biāo)準的(de)方(fāng)式过(guò)渡。

以(yǐ)太网傳統上(shàng)是(shì)一(yī)个(gè)“盡力而(ér)为(wèi)”的(de)网络。为(wèi)了(le)能(néng)将以(yǐ)太网部(bù)署到(dào)关鍵任務(wù)應(yìng)用(yòng)中(zhōng)，需要(yào)增加一(yī)些(xiē)特(tè)殊功能(néng)，包(bāo)括时(shí)間(jiān)同(tóng)步、流量(liàng)調度(dù)、流量(liàng)控制、無縫冗餘等其(qí)它功能(néng)。这(zhè)些(xiē)新(xīn)興的(de)IEEE TSN标(biāo)準背後(hòu)的(de)目的(de)是(shì)實(shí)現(xiàn)真(zhēn)正(zhèng)的(de)融合网络，使网络中(zhōng)各(gè)種(zhǒng)類(lèi)别的(de)流量(liàng)都能(néng)無縫共(gòng)存。这(zhè)将使关鍵任務(wù)的(de)實(shí)时(shí)流量(liàng)可(kě)以(yǐ)像流式傳輸和(hé)“盡力而(ér)为(wèi)”的(de)流量(liàng)一(yī)樣(yàng)，在同(tóng)一(yī)网络上(shàng)傳輸。这(zhè)些(xiē)功能(néng)使网络設計(jì)人(rén)員可(kě)确保在整个(gè)网络拓撲結構中(zhōng)每次(cì)都能(néng)及(jí)时(shí)交付特(tè)定(dìng)類(lèi)别的(de)流量(liàng)。與(yǔ)專有(yǒu)的(de)第(dì)2层(céng)解(jiě)決方(fāng)案(àn)不(bù)同(tóng)，这(zhè)些(xiē)功能(néng)旨在可(kě)擴展(zhǎn)至(zhì)千(qiān)兆(zhào)或(huò)更(gèng)高(gāo)的(de)線(xiàn)路(lù)速率。

ADI公(gōng)司最(zuì)近(jìn)收(shōu)購了(le)工業互聯网聯盟的(de)主(zhǔ)要(yào)成(chéng)員和(hé)贡獻者(zhě)Innovasic，助力TSN。

将邊(biān)緣設備連(lián)接到(dào)TSN支持(chí)的(de)融合可(kě)信(xìn)工業4.0聯网企業网络带(dài)来(lái)許多(duō)挑戰。當前(qián)邊(biān)緣設備中(zhōng)的(de)通(tòng)信(xìn)技術(shù)（如(rú)現(xiàn)场(chǎng)總(zǒng)線(xiàn)和(hé)4mA至(zhì)20mA電(diàn)流环(huán)路(lù)）可(kě)以(yǐ)正(zhèng)常且(qiě)可(kě)靠地(dì)工作(zuò)。但是(shì)，将其(qí)數據(jù)傳送至(zhì)雲(yún)端（本(běn)地(dì)或(huò)遠(yuǎn)程）时(shí)，從工廠(chǎng)廠(chǎng)房到(dào)前(qián)端辦(bàn)公(gōng)室(shì)的(de)路(lù)徑中(zhōng)通(tòng)常会(huì)受多(duō)层(céng)通(tòng)信(xìn)的(de)阻礙。通(tòng)常需要(yào)网关将一(yī)種(zhǒng)格式或(huò)协議轉(zhuǎn)換为(wèi)另(lìng)一(yī)種(zhǒng)格式或(huò)协議，並(bìng)且(qiě)數據(jù)可(kě)能(néng)会(huì)存儲在實(shí)際分(fēn)析端途中(zhōng)的(de)多(duō)台(tái)服(fú)務(wù)器上(shàng)。将數據(jù)從簡單傳感器傳送至(zhì)雲(yún)端的(de)總(zǒng)擁有(yǒu)成(chéng)本(běn)不(bù)僅涉及(jí)數據(jù)交付所(suǒ)需的(de)設備，而(ér)且(qiě)涉及(jí)整个(gè)过(guò)程中(zhōng)为(wèi)确保數據(jù)完整性(xìng)所(suǒ)需的(de)软(ruǎn)件(jiàn)、處(chù)理(lǐ)技術(shù)和(hé)人(rén)力。

雖(suī)然将以(yǐ)太网連(lián)接到(dào)諸如(rú)温(wēn)度(dù)變(biàn)送器这(zhè)樣(yàng)的(de)簡單設備可(kě)能(néng)看(kàn)起(qǐ)来(lái)有(yǒu)點(diǎn)相互矛盾，但这(zhè)與(yǔ)設備簡單與(yǔ)否或(huò)其(qí)産生(shēng)/消耗相对(duì)较少(shǎo)的(de)數據(jù)無关。这(zhè)关系(xì)到(dào)如(rú)何能(néng)够有(yǒu)效地(dì)從融合网络上(shàng)的(de)設備中(zhōng)提(tí)取(qǔ)數據(jù)，然後(hòu)将这(zhè)些(xiē)數據(jù)應(yìng)用(yòng)于(yú)可(kě)執行的(de)結果(guǒ)。例如(rú)，分(fēn)布(bù)式控制系(xì)統(DCS)可(kě)能(néng)会(huì)使用(yòng)来(lái)自温(wēn)度(dù)傳感器的(de)數據(jù)，以(yǐ)确保其(qí)部(bù)分(fēn)过(guò)程運行實(shí)时(shí)控制。然而(ér)，这(zhè)个(gè)特(tè)定(dìng)温(wēn)度(dù)也(yě)可(kě)能(néng)会(huì)影響整个(gè)过(guò)程。通(tòng)过(guò)将温(wēn)度(dù)變(biàn)送器無縫連(lián)接至(zhì)雲(yún)端，可(kě)以(yǐ)近(jìn)乎實(shí)时(shí)地(dì)考慮所(suǒ)有(yǒu)过(guò)程參數来(lái)執行分(fēn)析，以(yǐ)确保整个(gè)过(guò)程的(de)運行。可(kě)以(yǐ)進(jìn)行調整，以(yǐ)優化(huà)生(shēng)産或(huò)提(tí)高(gāo)能(néng)效。

ADI将解(jiě)決这(zhè)些(xiē)挑戰視为(wèi)客戶成(chéng)功的(de)关鍵，这(zhè)也(yě)是(shì)促使我(wǒ)们(men)投資尖端技術(shù)，将以(yǐ)太网推向(xiàng)邊(biān)緣的(de)動(dòng)力因(yīn)素。我(wǒ)们(men)稱之(zhī)为(wèi)低(dī)複雜度(dù)以(yǐ)太网的(de)关鍵技術(shù)是(shì)一(yī)種(zhǒng)将簡單工業設備（如(rú)温(wēn)度(dù)變(biàn)送器）直(zhí)接連(lián)接到(dào)以(yǐ)太网的(de)驱動(dòng)技術(shù)。

图(tú)1.單芯片(piàn)、多(duō)種(zhǒng)以(yǐ)太网协議。

低(dī)複雜度(dù)以(yǐ)太网解(jiě)決了(le)當今标(biāo)準2层(céng)以(yǐ)太网實(shí)施方(fāng)案(àn)中(zhōng)的(de)傳統尺寸(cùn)、功耗和(hé)成(chéng)本(běn)問(wèn)題(tí)，從而(ér)降低(dī)向(xiàng)雲(yún)端傳送數據(jù)的(de)總(zǒng)擁有(yǒu)成(chéng)本(běn)。

向(xiàng)融合工業以(yǐ)太网网络的(de)过(guò)渡也(yě)需要(yào)物(wù)理(lǐ)层(céng)的(de)創新(xīn)，以(yǐ)提(tí)供與(yǔ)現(xiàn)有(yǒu)系(xì)統的(de)一(yī)些(xiē)固有(yǒu)功能(néng)相匹(pǐ)配的(de)解(jiě)決方(fāng)案(àn)。許多(duō)廣泛部(bù)署的(de)以(yǐ)太网物(wù)理(lǐ)层(céng)标(biāo)準将電(diàn)缆(lǎn)长(cháng)度(dù)限制为(wèi)100米(mǐ)，並(bìng)且(qiě)需要(yào)多(duō)根(gēn)双(shuāng)绞線(xiàn)電(diàn)缆(lǎn)来(lái)實(shí)施。相比之(zhī)下(xià)，工廠(chǎng)自動(dòng)化(huà)网络的(de)大(dà)部(bù)分(fēn)現(xiàn)有(yǒu)基礎設施安(ān)裝(zhuāng)都采用(yòng)單双(shuāng)绞線(xiàn)布(bù)線(xiàn)構建，这(zhè)種(zhǒng)布(bù)線(xiàn)能(néng)够支持(chí)數據(jù)速率为(wèi)31.25 kbps下(xià)长(cháng)达(dá)1000米(mǐ)的(de)距離。为(wèi)了(le)解(jiě)決这(zhè)个(gè)問(wèn)題(tí)，ADI正(zhèng)在與(yǔ)IEEE贊助支持(chí)的(de)主(zhǔ)要(yào)工業合作(zuò)夥伴协作(zuò)開(kāi)發(fà)新(xīn)的(de)以(yǐ)太网标(biāo)準。該标(biāo)準稱为(wèi)10SPE，它将運行于(yú)單双(shuāng)绞線(xiàn)電(diàn)缆(lǎn)之(zhī)上(shàng)，支持(chí)距離长(cháng)达(dá)1000米(mǐ)，數據(jù)速率为(wèi)10 Mbps。ADI采用(yòng)基于(yú)标(biāo)準的(de)协作(zuò)方(fāng)法(fǎ)来(lái)解(jiě)決这(zhè)个(gè)問(wèn)題(tí)，协助降低(dī)應(yìng)用(yòng)障礙，並(bìng)縮短(duǎn)實(shí)現(xiàn)整个(gè)工廠(chǎng)範圍的(de)融合网络目标(biāo)的(de)时(shí)間(jiān)。

除開(kāi)發(fà)支持(chí)以(yǐ)太网融合的(de)新(xīn)功能(néng)以(yǐ)外(wài)，其(qí)他(tā)已經(jīng)使用(yòng)100 Mbps确定(dìng)性(xìng)以(yǐ)太网的(de)應(yìng)用(yòng)正(zhèng)在尋求突破带(dài)宽(kuān)和(hé)性(xìng)能(néng)极限。像機(jī)器人(rén)这(zhè)樣(yàng)的(de)應(yìng)用(yòng)需要(yào)越来(lái)越多(duō)比过(guò)去(qù)控制精度(dù)更(gèng)高(gāo)的(de)坐标(biāo)軸。将控制网络过(guò)渡至(zhì)千(qiān)兆(zhào)网速有(yǒu)助于(yú)滿足这(zhè)些(xiē)要(yào)求，这(zhè)也(yě)代(dài)表(biǎo)了(le)工業以(yǐ)太网市(shì)场(chǎng)的(de)另(lìng)一(yī)个(gè)主(zhǔ)要(yào)趨勢。

以(yǐ)太网的(de)疾速成(chéng)功經(jīng)常讓以(yǐ)太网用(yòng)戶苦(kǔ)于(yú)解(jiě)決與(yǔ)其(qí)應(yìng)用(yòng)相关的(de)安(ān)全(quán)問(wèn)題(tí)。工業网络邊(biān)緣的(de)數據(jù)和(hé)檢測需求的(de)預期(qī)增长(cháng)可(kě)能(néng)会(huì)受阻于(yú)安(ān)全(quán)风險。此(cǐ)外(wài)，工業控制應(yìng)用(yòng)中(zhōng)对(duì)低(dī)延遲和(hé)抖動(dòng)性(xìng)能(néng)的(de)要(yào)求可(kě)能(néng)会(huì)與(yǔ)安(ān)全(quán)要(yào)求直(zhí)接冲突。采用(yòng)这(zhè)些(xiē)技術(shù)的(de)用(yòng)戶必须盡快解(jiě)決这(zhè)些(xiē)應(yìng)用(yòng)中(zhōng)的(de)性(xìng)能(néng)和(hé)安(ān)全(quán)問(wèn)題(tí)。

ADI公(gōng)司最(zuì)近(jìn)收(shōu)購了(le)Sypris Electronics的(de)安(ān)全(quán)業務(wù)部(bù)門(mén)(SCIOMetrics)

工業領域的(de)网络安(ān)全(quán)风險日(rì)益得到(dào)重(zhòng)視。由(yóu)于(yú)工業4.0和(hé)工業物(wù)聯网(IIoT)的(de)興起(qǐ)，工業空(kōng)間(jiān)被(bèi)定(dìng)義为(wèi)廣泛的(de)分(fēn)布(bù)式設備、動(dòng)态信(xìn)息流和(hé)跨环(huán)境互聯以(yǐ)提(tí)供新(xīn)功能(néng)。然而(ér)，令人(rén)並(bìng)不(bù)感到(dào)驚訝的(de)是(shì)，随着新(xīn)功能(néng)的(de)創建，它也(yě)带(dài)来(lái)了(le)前(qián)所(suǒ)未有(yǒu)的(de)新(xīn)的(de)安(ān)全(quán)威脅，而(ér)且(qiě)比以(yǐ)往任何时(shí)候都更(gèng)現(xiàn)實(shí)。

如(rú)果(guǒ)您想象(xiàng)一(yī)下(xià)必须安(ān)全(quán)連(lián)接至(zhì)网络的(de)設備數量(liàng)，就(jiù)会(huì)了(le)解(jiě)，为(wèi)这(zhè)些(xiē)設備建立身(shēn)份有(yǒu)多(duō)困難。物(wù)理(lǐ)的(de)分(fēn)布(bù)式共(gòng)享加密密鑰很快變(biàn)得不(bù)切(qiè)實(shí)際，證書(shū)交換式管(guǎn)理(lǐ)轉(zhuǎn)化(huà)为(wèi)物(wù)流噩夢。若要(yào)實(shí)現(xiàn)可(kě)信(xìn)的(de)工業4.0企業的(de)願景，無密鑰建立身(shēn)份至(zhì)关重(zhòng)要(yào)。同(tóng)樣(yàng)，需要(yào)具有(yǒu)低(dī)固定(dìng)延遲和(hé)小型化(huà)硬(yìng)件(jiàn)和(hé)/或(huò)软(ruǎn)件(jiàn)占用(yòng)空(kōng)間(jiān)的(de)轻量(liàng)级加密技術(shù)来(lái)安(ān)全(quán)連(lián)接在网络邊(biān)緣高(gāo)度(dù)受限的(de)設備。ADI在資源受限設備的(de)身(shēn)份验(yàn)證和(hé)安(ān)全(quán)解(jiě)決方(fāng)案(àn)以(yǐ)及(jí)轻量(liàng)级區(qū)块(kuài)加密等技術(shù)領域投入(rù)巨資，以(yǐ)解(jiě)決这(zhè)些(xiē)重(zhòng)要(yào)問(wèn)題(tí)。

图(tú)2.我(wǒ)们(men)的(de)关鍵競争力是(shì)實(shí)現(xiàn)可(kě)信(xìn)的(de)自動(dòng)化(huà)。

結論

ADI公(gōng)司工業自動(dòng)化(huà)業務(wù)部(bù)門(mén)致(zhì)力于(yú)为(wèi)工業网络的(de)邊(biān)緣檢測、控制、監控和(hé)鲁棒實(shí)时(shí)通(tòng)信(xìn)系(xì)統領域提(tí)供領先(xiān)的(de)解(jiě)決方(fāng)案(àn)。ADI公(gōng)司已經(jīng)開(kāi)發(fà)並(bìng)積累了(le)多(duō)个(gè)領域的(de)專长(cháng)知識，包(bāo)括安(ān)全(quán)和(hé)認證、功能(néng)和(hé)本(běn)質(zhì)安(ān)全(quán)以(yǐ)及(jí)多(duō)协議支持(chí)等。我(wǒ)们(men)将通(tòng)过(guò)強(qiáng)有(yǒu)力的(de)合作(zuò)，實(shí)現(xiàn)並(bìng)加快向(xiàng)傳感器到(dào)雲(yún)的(de)可(kě)信(xìn)工業物(wù)聯网聯网企業的(de)过(guò)渡。