就像在Covid-19大流行中發(fā)生的那樣，沒(méi)有什么比數字化更深入地推動(dòng)我們的日常生活了。突然之間，一些用于專(zhuān)業(yè)商務(wù)的工具和方法（例如視頻會(huì )議、在線(xiàn)研討和培訓）成為我們新常態(tài)的一部分。雖然對數字生態(tài)系統和服務(wù)的突然增加的需求可以說(shuō)是一場(chǎng)革命，但制造業(yè)的數字化需要更長(cháng)的時(shí)間來(lái)加速。經(jīng)過(guò)幾年的政府倡導，它一直在進(jìn)行中，證明了概念經(jīng)過(guò)驗證的好處并推動(dòng)了標準的發(fā)展。但是，如預測性維護或智能機器人等業(yè)務(wù)模型所要求的，具有無(wú)縫連接的傳感器到云通訊愿望仍然面臨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )基礎架構中的一些空白。

單對以太網(wǎng)（Single-pair Ethernet，SPE）是一項新的計劃，旨在為每個(gè)傳感器啟用基于IP的網(wǎng)絡(luò )，它通過(guò)更細的電纜，較小的插頭和連接器以及較小的空間需求而體現了價(jià)值。因此，通過(guò)它將傳感器直接集成到IT和云系統中，適合替換傳感器和外圍設備中的許多現有現場(chǎng)總線(xiàn)。

赫優(yōu)訊預計2021年單對以太網(wǎng)將在過(guò)程工業(yè)中被采用，因為以太網(wǎng)基礎設施（尤其是IO-Link）解決了當今數字化工廠(chǎng)面臨的一些挑戰，離散工業(yè)預計將在2025年以后出現。從赫優(yōu)訊的角度來(lái)看，毫無(wú)疑問(wèn)，SPE將被采用，從長(cháng)遠來(lái)看會(huì )占據一定的市場(chǎng)份額。赫優(yōu)訊的netX系列網(wǎng)絡(luò )處理器提供了一個(gè)輕松采用SPE基礎架構，并建立從現有網(wǎng)絡(luò )基礎架構到SPE網(wǎng)關(guān)的機會(huì )，實(shí)現遷移路徑。 

數字化的進(jìn)步和好處

盡管這被稱(chēng)為第四次工業(yè)革命，但制造業(yè)已經(jīng)在2011年左右開(kāi)始進(jìn)入數字化時(shí)代。背后的倡議帶有諸如“平臺工業(yè)4.0”，“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟IIC”或“中國制造2025”之類(lèi)的標題，其目標是定位和資助計劃，以使用數字方法和技術(shù)全面改善生產(chǎn)設施的性能。多家全球咨詢(xún)公司分析并稱(chēng)其為“改變游戲規則，抓住了數萬(wàn)億美元的機遇”（Accenture，2015年）。

“需要在嵌入式系統中增加智能并通過(guò)智能服務(wù)創(chuàng )造價(jià)值需求”以及“關(guān)鍵的成功因素是用于預測性生產(chǎn)行動(dòng)和過(guò)程透明性的高級分析，成為新的工業(yè)范例”（Capgemini，2015）。麥肯錫也在2015年的一次分析中，根據對工業(yè)公司進(jìn)行的100次訪(fǎng)談得出相似結論，即“顛覆性技術(shù)將使制造業(yè)數字化”，并列出了云技術(shù)、高級分析、觸摸和下一級GUI、虛擬和增強現實(shí)、先進(jìn)的機器人技術(shù)和增材制造?；谠S多研究數據，他們得出了如下圖所示的價(jià)值驅動(dòng)力：

因此，市場(chǎng)期望值似乎很高，而且潛力巨大，但是盡管有許多概念得到驗證，例如通過(guò)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟來(lái)推動(dòng)，但挑戰仍然是如何實(shí)現從工廠(chǎng)車(chē)間到IT系統的垂直智能生產(chǎn)系統聯(lián)網(wǎng)。 經(jīng)過(guò)幾年的研究和探索，我們現在對制造業(yè)數字化的需求和利益有更加深刻的理解和普遍共識。從技術(shù)上講，OPC UA已成為幫助解決IT與OT世界之間垂直語(yǔ)義挑戰的通用標準。在業(yè)務(wù)方面，一些組織推動(dòng)了各個(gè)行業(yè)的生產(chǎn)系統實(shí)現增值的舉措，與2015年的預測相似。赫優(yōu)訊參與并推動(dòng)了開(kāi)放工業(yè)4.0聯(lián)盟中的計劃和業(yè)務(wù)模型，我們支持一個(gè)開(kāi)放的共享生態(tài)系統，以便通過(guò)netFIELD產(chǎn)品和服務(wù)，與大型合作伙伴網(wǎng)絡(luò )共同提供客戶(hù)更有價(jià)值的解決方案。然而，將云服務(wù)連接到傳感器級別仍然是一項挑戰，單對以太網(wǎng)為解決設備訪(fǎng)問(wèn)提供了一種可能。

工業(yè)網(wǎng)絡(luò )

從2000年初開(kāi)始，與這些數字化計劃并行，許多行業(yè)將工業(yè)以太網(wǎng)作為主要通訊標準，逐漸取代了諸如PROFIBUS、InterBus、CC-Link、Sercos或DeviceNet之類(lèi)的現場(chǎng)總線(xiàn)系統。以太網(wǎng)的幾種變體已標準化，支持對工廠(chǎng)自動(dòng)化相關(guān)行業(yè)（例如汽車(chē)，包裝或食品和飲料）中需要的更高帶寬和確定性實(shí)時(shí)通訊。

以太網(wǎng)的標準來(lái)自不同的自動(dòng)化公司，并且對MAC和OSI鏈路層上的修改方式不同，以支持實(shí)時(shí)需求。一些協(xié)議基于經(jīng)典的TCP/IP的以太網(wǎng)系統，另一些協(xié)議修改了第3層和第4層，而某些協(xié)議則需要對數據鏈路層修改硬件。 IEEE發(fā)布了最新的實(shí)時(shí)以太網(wǎng)系統時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò )（TSN），針對通用硬件基礎對第1、2和3層的實(shí)時(shí)功能進(jìn)行標準化。所有以太網(wǎng)變體都具有將數據從辦公室端連接到車(chē)間的能力，并增強了整體效率性能、診斷和可用性。但是，工業(yè)以太網(wǎng)的復雜性以及作為菊花鏈或交換機網(wǎng)絡(luò )的拓撲限制了其在外圍設備（如傳感器和執行器）中的使用?，F在，通過(guò)單對以太網(wǎng)（SPE）的標準化工作，可以解決基于以太網(wǎng)的無(wú)縫IP網(wǎng)絡(luò )基礎架構中的這個(gè)問(wèn)題。

開(kāi)始，汽車(chē)工業(yè)單條雙絞線(xiàn)對以太網(wǎng)進(jìn)行標準化。在其車(chē)載網(wǎng)絡(luò )中，諸如CAN，MOST或FlexRay之類(lèi)的現有標準在布線(xiàn)和軟件方面的成本太高，標準以太網(wǎng)的布線(xiàn)工作量也相當大，因此，需要找到一種替代現有以太網(wǎng)的通用標準。Broadcom公司通過(guò)BroadR Reach進(jìn)行了首次展示，表明簡(jiǎn)單的雙絞線(xiàn)電纜足以在較短的距離內傳輸高速數據。 IEEE采取了著(zhù)名的802.3以太網(wǎng)協(xié)議下的標準化計劃，并將范圍擴展到建筑和其他工業(yè)領(lǐng)域，應對那里的類(lèi)似挑戰。實(shí)際上，當針對每個(gè)傳感器使用基于IP的無(wú)縫網(wǎng)絡(luò )時(shí)，工業(yè)領(lǐng)域中的上述現場(chǎng)總線(xiàn)以及樓宇自動(dòng)化中的LON、BACnet或Modbus成為重點(diǎn)。

由于從傳感器到云的垂直集成是數字業(yè)務(wù)模型的主要基礎，因此增強IP網(wǎng)絡(luò )到傳感器的方案很有吸引力：

• 增強可見(jiàn)性、診斷和控制

• 通過(guò)OPC UA通過(guò)一種語(yǔ)義訪(fǎng)問(wèn)所有自動(dòng)化設備

• 一種獨立于供應商的常用工具

• 增強可靠性和可用性

• 實(shí)現預期的質(zhì)量和維護

現在，單對以太網(wǎng)通過(guò)更細的布線(xiàn)，較小的插頭和連接器以及更少的空間需求體現了價(jià)值，適合替換傳感器和外圍設備中大量現有的現場(chǎng)總線(xiàn)。另外，一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是如何在自動(dòng)化的不同領(lǐng)域進(jìn)行實(shí)際部署。