Le fabbriche dovranno affrontare una trasformazione radicale. Sarà necessario gestire grandi volumi di traffico per una produzione basata sui dati.

Le sfide affrontate attualmente dal settore produttivo richiedono soluzioni di automazione in grado di garantire non solo continuità alla fabbricazione e alla fornitura di merci, ma anche di offrire i benefici promessi da Industry 4.0 in termini di trasparenza e produttività. Poiché i cicli di vita dell’hardware di automazione possono raggiungere i 20 anni, ci sono molte fabbriche che operano con sistemi di produzione datati ai quali farebbe bene un aggiornamento. È in questi casi che le tecnologie aperte di comunicazione leder del settore possono intervenire, offrendo i miglioramenti richiesti in termini di produttività e trasparenza dei processi.

Cosa offre il protocollo TSN (Time-Sensitive Networking)

Poiché il ciclo di vita di un impianto di automazione può essere di molti anni, è fondamentale sapere quali tecnologie garantiscano maggiore longevità e un rapido ritorno sull’investimento (ROI) con evidenti vantaggi tecnologici. Per gran parte degli specialisti dell’automazione, una è sicuramente il TSN (Time-Sensitive Networking). Si tratta di un set di sub-standard Ethernet per il layer 2 del modello OSI definito dallo standard IEEE 802.1. Il loro obiettivo è migliorare il determinismo e l’affidabilità delle comunicazioni industriali basate su rete Ethernet tramite l’accurata sincronizzazione temporale e la prioritizzazione del traffico sulla rete.

Questo consente alle aziende di combinare diversi tipi di traffico su una singola rete, senza perdite di prestazioni per le attività di controllo critiche. Il risultato finale è un’infrastruttura Ethernet industriale sulla quale possono coesistere diversi tipi di traffico, dai dati critici per la sicurezza o il motion control alle informazioni generiche di controllo, dai frame video dei sistemi d’ispezione ai registri sui periodi dei turni o addirittura alla posta elettronica.

Questo offre di conseguenza svariati vantaggi tecnici: le reti possono sfruttare pienamente le possibilità offerte dalla larghezza di banda Gigabit e la loro infrastruttura risulta più semplice, quindi progettarle, implementarle e manutenerle è meno dispendioso. In definitiva, i sistemi possono essere installati e messi in funzione in tempo ridotti.

Ma eliminare la necessità di una separazione fisica tra reti critiche e non critiche significa che il protocollo TSN consente anche la convergenza tra l’IT (livello informatico) e l’OT (livello produttivo). Tale convergenza affronta direttamente la pressione competitiva di Industry 4.0 per garantirne i corrispondenti vantaggi commerciali. I risultati chiave includono miglioramenti in termini di trasparenza, gestione dei processi, qualità dei prodotti e produttività, nonché la riduzione dei tempi di fermo. Inoltre, l’azienda può diventare più reattiva alle richieste dei clienti aumentando le proprie capacità operative.

Una soluzione capace di evolversi

Nonostante molti degli standard IEEE 802.1 siano ormai completi, alcuni sono ancora in corso di sviluppo. Inoltre, il gruppo di lavoro IEC/IEEE 60802 sta ancora occupandosi della standardizzazione dei profili TSN per l’automazione industriale. Quindi, il protocollo TSN sta ancora evolvendosi.

Per contro, i progetti devono essere portati a termine ora e il livello di maturità di TSN è tale che i fornitori hanno già iniziato comunque a commercializzare le soluzioni. Come gran parte delle tecnologie, TSN continuerà a evolversi nel tempo. Tuttavia, qualsiasi rischio implicito nel portarsi avanti ora è mitigato dal fatto che le organizzazioni coinvolte hanno sempre garantito la retrocompatibilità. Quindi, anche se il TSN continuerà a evolversi, le sue future iterazioni saranno compatibili con la versione attualmente disponibile. Nello stato attuale, TSN è in grado di offrire tutti i vantaggi descritti in precedenza, ed è questo a rendere ancora più impellente il suo utilizzo per conservare un vantaggio competitivo.

Le applicazioni che possono beneficiare del protocollo TSN includono, ad esempio, quelle per le quali combinare diversi tipi di controllo in una sola rete sarebbe molto conveniente. Ad esempio, un’applicazione di trasformazione come una stampatrice potrebbe combinare il motion control di alta precisione per la registrazione con l’ispezione visiva del processo e i sistemi correlati alla sicurezza dell’operatore. Il TSN consentirebbe la coesistenza di tutto ciò su un’unica rete, semplificando la progettazione del sistema, riducendone i costi e aumentando i tempi di operatività.

Il momento di implementare il TSN è ora

I cicli di vita di un impianto si misurano solitamente in decenni. Proprio per questo le soluzioni TSN attuali sono un investimento sicuro. Questa tecnologia è già in grado di affrontare le emergenti necessità di Industry 4.0 massimizzando l’utilizzo sempre più diffuso della larghezza di banda Gigabit. Inoltre, pare essere in grado di evolversi per soddisfare le necessità future proteggendo nel contempo gli investimenti attuali.

La tecnologia Ethernet sulla quale è basato il protocollo è stata concepita all’inizio degli anni ’70 e ha già dimostrato la sua capacità di adattarsi ai tempi. Ecco perché il TSN continuerà molto probabilmente a sfruttare tale capacità per continuare a offrire i propri vantaggi agli impianti sia attuali che futuri.

Il protocollo TSN può essere un potente alleato per aiutare le aziende ad affrontare le attuali sfide del settore manifatturiero. Le tecnologie che offrono ora sia le funzionalità TSN che le capacità di migrazione per il futuro sono quindi quelle ideali. CLPA (CC-Link Partner Association) supporta le aziende con le sue tecnologie per reti di automazione aperte da oltre 20 anni e, in quanto player tra più importanti del settore, continuerà a farlo anche per i prossimi 20.

Proprio per supportare le comunicazioni industriali avanzate, l’organizzazione ha recentemente sviluppato CC-Link IE TSN, la prima rete Ethernet industriale aperta che combina la larghezza di banda a 1 Gigabit con le funzionalità TSN. Grazie a tali funzionalità costituisce una soluzione di migrazione ideale, in grado sia di affrontare le necessità manifatturiere attuali che di fungere da portale verso le industrie connesse del futuro. Implementare questa tecnologia consentirà alle aziende di gestire i grandi volumi di traffico associati alla modalità di produzione Industry 4.0 basata sui dati. Questo significa non solo ottimizzare le proprie attività attuali ma prepararle per il futuro.

a cura di John Browett, General Manager, CLPA-Europe