隨著6g于6月6日頒發(fā)5g營業(yè)執(zhí)照，中國5g的發(fā)展并不古怪。中國移動2019預計將流入192億人民幣，三大運營商預計將建立80,000至90,000個基站今年（美國目前只有幾千），相關(guān)數(shù)據(jù)顯示ICToperator5g的數(shù)字收益有望在2026年超過1.2萬億美元，其中約2,340億美元將來自相應的垂直制造業(yè)。

 工業(yè)正迎來美好的通信時代，工業(yè)4.0背后所需的通信系統(tǒng)也開始浮出水面。 工業(yè)4.0的新通信 工業(yè)4.0首先定義了自己的頂級架構(gòu)RAMI，它從三個維度敘述了工業(yè)4.0的框架并代表了工業(yè)4.0上德國的總體學說，中型公司可以在整個系統(tǒng)中找到自己的位置。這是前所未見的融合洪流，需要將虛擬和真正的一切（包括所有全人類，機器，軟件和硬件）連接在一起，需要一種新的通信定義來實現(xiàn)這種集成。從西門子和其他國外工業(yè)巨頭的實踐來看，它基本上是基于這種全球化建設(shè)的交流框架。

 從憂郁到聚焦：工業(yè)4.0通訊的新紀元 圖1：工業(yè)4.0架構(gòu)RAMI和通信 （來源：弗勞恩霍夫IOSB-INA和VDMA共同出版的“工業(yè)4.0通訊指南”） 但是，作為工業(yè)4.0系統(tǒng)中至關(guān)重要的子系統(tǒng)的通信不僅需要完成通信系統(tǒng)的實時性能-這很容易被誤會為最重要的一點，而更大的挑戰(zhàn)是無縫集成所有涵蓋的網(wǎng)絡(luò)。這些網(wǎng)絡(luò)包括具有嚴苛確定性要求的本地控制網(wǎng)絡(luò)，內(nèi)部工廠運營管理網(wǎng)絡(luò)，企業(yè)生產(chǎn)藍圖和調(diào)度網(wǎng)絡(luò)，并擴展到具有世界連接的跨企業(yè)網(wǎng)絡(luò)。通訊和基于通訊的自組織;網(wǎng)絡(luò)通訊狀況和各種網(wǎng)絡(luò)管理的集成;同時，有必要制訂與以前的升級，遷移，集成和保障不同的復雜實時方針;考慮可能與上游和下游相聯(lián)系并聯(lián)絡(luò)在一起的公司。 要將數(shù)據(jù)從最底層傳感器傳輸?shù)皆疲瑪?shù)據(jù)需要有多個通道。從工廠車間到最高級別的企業(yè)高管，如何通過網(wǎng)絡(luò)和連接的管道實現(xiàn)無縫的數(shù)據(jù)通信和集成已成為現(xiàn)實。*現(xiàn)場挑戰(zhàn)。 工業(yè)4.0需要新的通信方式OPCUA和TSN應聲出出。 數(shù)字工廠的通信優(yōu)勝者 從前，工廠里四處都有機器。它們已經(jīng)存在了很多年，但是它們生成的信息是相互隔絕的。

他們很少“交談”，很少使用。但是，在離散工廠或過程自動化工廠中，信息交換具有各種不同的流類型和傳輸要求。自動化控制設(shè)備與工廠級系統(tǒng)和應用之間存在垂直通信要求，并且控制器，控制器和現(xiàn)場設(shè)備（例如執(zhí)行器，傳感器和驅(qū)動器）以及輸入和輸出之間存在一定程度的通信要求。過去，各種類別的現(xiàn)場總線和工業(yè)以太網(wǎng)已經(jīng)首肯了這些不同的通信需要，從而將流量分為了單獨的網(wǎng)絡(luò)。數(shù)據(jù)“自治”的這種數(shù)據(jù)治理狀況的形成具有其歷史必然性，但目前正成為限制所有互連的“軛”。 OPCUA作為工廠級別的世界語建筑物設(shè)備出現(xiàn)。 近年來，開放平臺通信OPCUA統(tǒng)一框架標準的開發(fā)始終處于領(lǐng)先地位。在2017年底，德國機械制造協(xié)會VDMA和弗勞恩霍夫IOSB發(fā)布了如何介紹OPCUA及其對中小型機器制造企業(yè)性的方針。該指南明確強調(diào)OPCUA并不是另一個標準。

自動實時通信，但建立附加通信通道的工具，用于在信息島的當前設(shè)備之間以及由不同制造商生產(chǎn)的整個設(shè)備之間提供機器和組件統(tǒng)一通信。 OPCUA不能替代現(xiàn)有的通訊協(xié)議，而是一種實現(xiàn)統(tǒng)一通訊對話的工具，換句話說，這次來的人不是為田地而戰(zhàn)，而是具有說服力的使者。設(shè)備從黑暗的地方，甚至黑暗的角落，始終到光輝的一天。 從傳感器到設(shè)備再到云，這是火焰山的兇險方法。在此過程中需要解決的問題包括：統(tǒng)一語義（各種通關(guān)文牒），實時（快速操作），大數(shù)據(jù)傳輸（大尺碼），大量并發(fā)（擁擠），異構(gòu)數(shù)據(jù)（不同的膚色）。OPCUA是面向服務(wù)的體系構(gòu)造SOA，它標準了機器數(shù)據(jù)（例如設(shè)備描述），測量值，參數(shù)和控制變量），已經(jīng)成為xitian學習的重要法寶，但只能解決頂部的問題。對于底部的數(shù)據(jù)，就像來自峽谷的許多軍隊一樣。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)如何參與？ 時間敏感的網(wǎng)絡(luò)TSN已經(jīng)存在，它提供了一種網(wǎng)絡(luò)彈性確保機制來響應不同數(shù)據(jù)響應速度要求的特點。例如，在現(xiàn)代工廠控制中，存在大量的實時數(shù)據(jù)通信和控制，由許多監(jiān)視器進行監(jiān)視以及各種無線數(shù)據(jù)以形成現(xiàn)場數(shù)據(jù)形式。擁擠的跑道充滿了結(jié)構(gòu)化的實時信息和非結(jié)構(gòu)化的信息（例如音頻和視頻流）以及其他不同類別的數(shù)據(jù)，需要較高的數(shù)據(jù)同步精度。

可以使用TSN功能根據(jù)信息傳輸?shù)膬?yōu)先級進行協(xié)調(diào)，以確保復雜現(xiàn)場條件下各種通信的協(xié)調(diào)。 從憂郁到聚焦：工業(yè)4.0通訊的新紀元 圖2：將各種數(shù)據(jù)壓縮到跑道上 可以說TSN在數(shù)字全世界中為烏龜和野兔建立了新的地方。烏龜和野兔在同一條賽道上的標準不再是關(guān)于誰快和誰慢，而是辨認數(shù)據(jù)多樣性的合理選擇。 目前，TSN已經(jīng)達到實際上使用所需的技術(shù)成熟度，并且具有TSN功能的網(wǎng)絡(luò)組件，通訊處理器，軟件和網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)都已可用，其實TSN并不是全新的技術(shù)來自AVnu聯(lián)盟AVB（AudioVideoBridging）音頻和視頻橋所開發(fā)的協(xié)議。AVB協(xié)議旨在提供具有低延遲的時間同步和帶寬預留的流媒體功能，以確保實現(xiàn)音頻和視頻數(shù)據(jù)。TSN是AVB的演進，它在原有法則的基礎(chǔ)上從根本上擴展了該標準的范圍，功能和應用。2017年，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟（IIC）和Avnu聯(lián)盟宣告將協(xié)同推廣TSNopen標準的設(shè)備部署，這也意味著TSN已在業(yè)界贏得廣泛認可。 這樣，OPCUA坐落較高的位置，而TSN主要座落較低的位置，這兩者組成了地板和天花板之間的相互回音。 

 從憂郁到聚焦：工業(yè)4.0通訊的新紀元 圖3：基于TSN增強行業(yè)溝通（來源：西門子） TSN增強了以太網(wǎng)功能，使其更合適工業(yè)應用。即使在高網(wǎng)絡(luò)負載條件下，TSN也可以在機器和工廠之間實現(xiàn)更強大，更可靠的以太網(wǎng)通信。這種可靠性使汽車自動化應用成為可能，并且機械工程和其他行業(yè)具有顯著的優(yōu)勢。 5g工廠數(shù)據(jù)視圖 OPCUA是基于TSN作為物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的應用層協(xié)議，而以太網(wǎng)是對現(xiàn)有數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的改進，目前可以在工廠連接以太網(wǎng)通過有線連接。目前，大多數(shù)OPCUA都在有線以太網(wǎng)上運轉(zhuǎn)。但是，作為盼望已久的5G作為無線通信的基本載體，它在工業(yè)領(lǐng)域引起了新的創(chuàng)新。利益。 在以引領(lǐng)行業(yè)未來而有名的2019年德國漢諾威工業(yè)博覽會中，5G*以特別展區(qū)的形式出現(xiàn)，許多公司進行了集中介紹和介紹。@nz之間的主要區(qū)分之一@和上一代蜂巢網(wǎng)絡(luò)是物聯(lián)網(wǎng)可以直接應用于機器與5g之間的通信。包括5g和工業(yè)5g在內(nèi)的無線通信將大大提高智能工廠的靈活性，多功能性和生產(chǎn)率。 國際標準化組織3gpp定義了三個主要的5g場景，每個場景都與制造業(yè)有關(guān)。增強的移動寬帶eMBB可用于高流量的高速移動寬帶服務(wù)，例如增強或虛擬現(xiàn)實3D/超高清video，以及用于智能抄表，智能農(nóng)業(yè)，過程自動化等的大規(guī)模機器通信mMTC。超可靠的低延遲通信物聯(lián)網(wǎng)可用于無人駕駛，工業(yè)自動化控制，URLLC，遠程制造和其他需要低延遲和高可靠性連接的服務(wù)。在所有工業(yè)應用中，運動控制都應極具挑戰(zhàn)性和苛刻性，這取決移動機器人。 從憂郁到聚焦：工業(yè)4.0通訊的新紀元 圖4：5g的三種主要方案在未來工廠中的應用（來源：ZVEI） 新的數(shù)據(jù)自治依次已準備就緒。 看來工廠中的無線數(shù)據(jù)正處于打算炒鍋的情況。5g在制造業(yè)中的應用已成為一種期望。一些公司期望將來將5g集成到工業(yè)應用中。 但是請稍等，我需要倒一些冷水。5G仍在工廠中，并且仍在奮斗追尋年青的現(xiàn)場應用時代。實質(zhì)上，這三種主要狀況的頻率資源不能同時進行。使用標準協(xié)議和工業(yè)應用進行通信和自適應仍然是相對現(xiàn)實的。 與有線通信系統(tǒng)相比之下，無線系統(tǒng)可以快速突破技術(shù)和經(jīng)濟限制，未來在工業(yè)生產(chǎn)中將使用大量低成本傳感器和執(zhí)行器，除了有效性的無線系統(tǒng)之外別無選擇。.bluetooth和無線局域網(wǎng)都在開發(fā)低成本構(gòu)造，但到目前為止，解決諸如抗干擾，信息安全和響應時間等問題的機制非常有限。單個無線工業(yè)解決方案僅限于少數(shù)幾個頻帶。因為它只能容納少量的傳感器和執(zhí)行器，所以不太可能產(chǎn)生不錯的經(jīng)濟效果。因此，5g在工業(yè)應用中飾演重要角色可能需要5到10年的時間。 ICT當前的清晰度和支持不可避免地會影響輿論的判斷?？梢越y(tǒng)一“設(shè)備+連接+云”的意念太簡便了。

隨著5g的發(fā)展，工業(yè)Wifi6也已開始成為一支隨時隨地起程的數(shù)據(jù)部隊，無縫填補了5g留給的空白。在商貿(mào)和貿(mào)易領(lǐng)域，已實現(xiàn)wifi6技術(shù)的設(shè)備供應商愈來愈意識到無線技術(shù)在工業(yè)控制應用中的特殊性。ICT制造商很難意識到工業(yè)領(lǐng)域特性中的這種技術(shù)歧異。對于設(shè)備漫游的實時性和可靠性問題，ICT公司很難通過上層軟件，驅(qū)動程序和集中控制來解決。許多機器人和AGV無法形成集中式資源，因此需要從設(shè)備端和現(xiàn)場端解決問題。ICT從一開始就表現(xiàn)出不同的立場。這些網(wǎng)絡(luò)設(shè)備并不關(guān)切控制，而恰恰是設(shè)備制造商和ot公司正在關(guān)心的地方。 在上海寶武冷軋車間的無人“黑光工廠”中，重型鋼卷吊車在黑暗黑暗的工廠高空靜默走動，搬運著十多噸的鋼卷。令人震驚。感覺到。在黑暗空間中仍然看不見的是許多自動化制造商提供的控制系統(tǒng)的支持，例如西門子。在許多相近的智能制造場景中，可以發(fā)現(xiàn)，如果從未可靠的驅(qū)動和控制，定位系統(tǒng)和通信系統(tǒng)的協(xié)調(diào)，很難說通信技術(shù)將獲得突破，5g的應用和開發(fā)將不在工廠級別。例外。 目前，有線和無線幀將長期存在，或許在未來十年左右，我們可以見到一個更好的集成點。 相近地，OPCUA不是*。OPCUA本質(zhì)上僅是解決機器之間的互連和互操作性，對于更復雜的軟件和軟件，數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)，人員和系統(tǒng)來說是無能為力的，這意味著除了OPCUA，還有大量的連接協(xié)議（例如DDS，oneM2M，HTTP）仍需要補充。OPCUA和TSN也越來越多地轉(zhuǎn)移到此機制。專業(yè)交流的構(gòu)造仍然是工廠交流的基礎(chǔ)，需要對設(shè)備進行透徹的了解。 滿足工業(yè)4.0要求的通信不能即刻通用。全盤申請可能需要大概十年的時間。對于一個明智的人來說，這似乎有點長，但是考慮到自動化技術(shù)的應用需要30到40年，這已經(jīng)是一個快速的應用。 一切相互交流，使數(shù)字企業(yè)愈發(fā)可靠 數(shù)據(jù)的魅力已獲得確認。在這個5g時代，各種數(shù)據(jù)都在爆炸式增長，例如叮當散落的串珠。大塊的小串珠落在玉板上，隨處飛濺的數(shù)據(jù)需要聚寶盆才能接收。 物聯(lián)網(wǎng)platform將要成為美妙的船。與國內(nèi)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺擔負的中小企業(yè)賦權(quán)任務(wù)不同，外國已經(jīng)轉(zhuǎn)向與大型企業(yè)的戰(zhàn)略性合作。德國大眾汽車宣布西門子MindSphere將于今年3月成為大眾工業(yè)云的集成合作同伴，其122家工廠的各種機器和設(shè)備將被集成到工業(yè)云中，數(shù)據(jù)透明性和數(shù)據(jù)分析將為大眾汽車更進一步提高生產(chǎn)奠定技術(shù)基礎(chǔ)效率。

 這個時代最令人印象深深的事情是大技術(shù)并發(fā)，例如5g，wifi6.0，NB-IoT和物聯(lián)網(wǎng)大平臺，人工智能和其他通信技術(shù)正在交叉開發(fā)，呼應了大數(shù)據(jù)時代。。 萬物互聯(lián)的背后是通信時代。 在精益生產(chǎn)系統(tǒng)中，水蜘蛛位置的出現(xiàn)非常有意義。waterspider是生產(chǎn)線上的一個人，專門從事生產(chǎn)板和材質(zhì)的準備和交付。這些人被稱之為“水蜘蛛”，稱它們?yōu)閼腋≡谒嫔喜⒖焖僖苿拥闹┲?。一方面，日本人叫Mizusumashi。

日本人將領(lǐng)域推向了極致，另一方面，他們非常善于制作名詞。日本是制造業(yè)背后的病毒式工業(yè)文化。水蜘蛛是重要的角色，它可以提高形勢感知能力并糾正本地工作站上缺乏的信息。 在未來的智能工廠中，AGV，移動機器人和其他生產(chǎn)材質(zhì)將與人力，機器，設(shè)備和系統(tǒng)一起使用，并且機器或機器人的位置將隨時時有發(fā)生變化。工廠對于自我指導和高效的工作流程至關(guān)重要。 在這種狀況下，出現(xiàn)了“數(shù)字水蜘蛛”。鑒于位置+自我交換的看法，實時定位系統(tǒng)RTLS開始進入數(shù)字工廠。它具有水蜘蛛的感知特性，但可以直接與負責人的管理軟件系統(tǒng)對話并可以給出指示。 一方面，移動機器人和自動導引車AGV等智能系統(tǒng)將隨時報告其位置和時間信息；并可以將相關(guān)對象（例如工件，固定裝置，AGV或機器人）綁定到電子標簽。標簽信號將由上層系統(tǒng)采集，并測量其位置，然后將信息反饋給電子標簽。自動化系統(tǒng)和制造組織。