使用工业以太网来实现工业4.0的基本原因是众所周知的:它们创建了企业范围内的透明性，简化了数据访问，并提供了具有广泛熟悉机制的标准化接口。
虽然可能很受欢迎，但在我上面使用的是“启用行业4.0”这样的短语，但重要的是要明白这不仅仅是一些轻巧的短语转向。当然，它可能曾经曾经似乎这样的短语只是我们一直在努力做的事情。但它越来越明显，更多的事情正在发生 - 看似信息技术（IT）和操作技术（OT）网络的趋同是关键的。
但这一切到底意味着什么呢?从经典ISA95的角度来看，这意味着现场层面和制造执行系统(MES)层面的距离越来越近。
在传统的ISA95模型中，工业以太网只在现场的最低层(OT)发挥作用。从那里，它连接到控制层，然后与MES (it)接口，主要目标是运行工厂。然而，随着工业4.0和工业物联网(IIoT)的出现，这些层次之间的界限正在变得模糊。因此，领域层面和MES层面之间的关系将会扩大。
OEE的作用
实现最大的整体设备效率(OEE)是任何MES的首要目标，通过工业以太网直接扩大与现场层面的关系有助于实现这一目标。根据定义，OEE是三个变量的乘积:可用性(A)、性能(P)和质量(Q)。因此，A x P x Q = OEE。
高可用性(A)与正常运行时间直接相关。此外，这意味着缩短停机时间，如果不是完全消除停机时间的话。通过全面诊断，像Profinet这样的工业以太网可以通过提供完整的“什么/谁/在哪里/何时/如何”信息来查明意外错误。这可以用于通用的控制级组件，如可编程逻辑控制器(plc)、人机接口(HMIs)或监控控制和数据采集(SCADA)系统。由于Profinet可以使用TCP/IP进行诊断消息，因此可以对这些信息进行编程，以便在任何需要的地方都可以使用。事实上，这些方法在OT方面并不新鲜。
那么，在工业4.0的背景下，我们如何在诊断方面向前迈进一步呢?答案是OPC UA。目前，在Profibus/Profinet International (PI)内部，我们正在努力研究Profinet和OPC UA之间的配套规范。我们首先关注的领域之一是诊断。通过将Profinet诊断数据映射到OPC UA，这些信息可以更容易地被像MES这样的IT软件包使用。这种标准化的信息流最终应该有助于最小化计划外停机时间。
就性能(P)而言，路径很明确:以最大吞吐量的速度运行生产。对于Profinet来说，网络速度和确定性一直是优先考虑的问题。与任何事情一样，吞吐量本身是一个复杂的等式，而网络性能只是其中的一部分。但是维护一个开放的网络基础设施同时提供高性能并不是什么新鲜事。
那么，在融合IT/OT网络的背景下，我们如何在网络性能方面更进一步呢?答案就是时间敏感网络(TSN)。自21世纪初以来，使得Profinet网络既高性能又开放的技术现在正在成为IEEE以太网标准。最终，TSN将成为融合IT/OT网络的第一层基础。由于Profinet是基于标准的未经修改的以太网，TSN与以太网本身集成，这些特性将是固有的。
Profinet和OPC UA + TSN的结合为传统ISA95领域和MES水平之间不断增长的关系提供了成功的秘诀。在工业4.0日益增长的压力下，这一点尤其明显。你可以看到，随着具有OPC UA功能的现场设备被引入市场，这种情况已经发生了。这些设备提供了直接向MES级传递信息的通信手段。
当然，所有这些发展都意味着由于非控制相关的网络流量增加，将征税的工业以太网资源。然而，TSN将有助于确保工业以太网网络的主要目的（即，通过PROFINET等工业以太网协议控制工厂）将不受影响，同时允许将来更加努力。
有关更多信息，请访问PI北美us.profinet.com。
