背景

在製造型企業在智能化、網絡化、數字化的轉型過程中，我們經常會遇到傳統的OT係(xi)統(tong)中(zhong)采(cai)用(yong)了(le)不(bu)同(tong)廠(chang)商(shang)的(de)設(she)備(bei)，它(ta)們(men)使(shi)用(yong)的(de)通(tong)信(xin)協(xie)議(yi)也(ye)不(bu)盡(jin)相(xiang)同(tong)，相(xiang)互(hu)連(lian)接(jie)時(shi)需(xu)要(yao)進(jin)行(xing)複(fu)雜(za)的(de)協(xie)議(yi)轉(zhuan)換(huan)。考(kao)慮(lv)到(dao)係(xi)統(tong)的(de)安(an)全(quan)性(xing)和(he)穩(wen)健(jian)性(xing)
，傳(chuan)統(tong)的(de)OT 係統和 IT 係統的設計往往是各自獨立的
，很多製造企業在做智能製造升級時不得不麵對大量的設備數據整合和係統融合的工作。

現在
，我們可以借助諸如TSN網絡將不同工業現場中不同的設備間的數據整合到同一網絡中，實現工業現場的IT和OT融合的同時
，保持係統的穩健型和安全性。

相關技術

卓信創馳和其客戶工業富聯一起采用基於intel創新技術的E512無風扇工控機、V510運動和視覺控製器和V300邊緣節點等產品打造了一套基於TSN網絡的智能製造解決方案，目前已經應用於國內很多諸如CNC加工、金屬焊接、精密製造等工業現場。這個方案采用基於Intel Coffee Lake 平台和Intel Apollo Lake平台、Intel Cyclone FPGA和Intel Ethernet Controller的產品和技術。針對 TSN 網絡，卓信創馳提供的工控機產品均采用了全新英特爾®酷睿™ 處理器，加入了專門的英特爾®時序協調運算 (Intel® Time Coordinated Computing，英特爾®TCC) 技術，可最大程度地減少網絡或係統延遲，滿足製造業對關鍵實時計算應用的需求。

以E512係列工控機為例，它采用Intel Core CPUs，可以根據性能需求變換不同的配置，支持雙高清獨立顯示
，具備6個Intel 獨立網卡芯片的千兆網口，均支持TSN網絡功能
，可以靈活的進行組網、數據采集和處理等任務。

解決方案

TSN 網絡作為一種開放的協議標準 (IEEE 802.1)，可(ke)以(yi)消(xiao)除(chu)不(bu)同(tong)廠(chang)商(shang)設(she)備(bei)間(jian)的(de)兼(jian)容(rong)性(xing)問(wen)題(ti)，使(shi)工(gong)業(ye)物(wu)聯(lian)網(wang)中(zhong)的(de)設(she)備(bei)在(zai)連(lian)接(jie)上(shang)更(geng)為(wei)便(bian)捷(jie)
，在(zai)數(shu)據(ju)傳(chuan)輸(shu)帶(dai)寬(kuan)方(fang)麵(mian)也(ye)更(geng)具(ju)優(you)勢(shi)，突(tu)破(po)了(le)傳(chuan)統(tong)製(zhi)造(zao)業(ye)產(chan)線(xian)中(zhong)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)與(yu)分(fen)析(xi)係(xi)統(tong)的(de)界(jie)限(xian)
，讓(rang) AI 應用更易於在工業現場部署。同時，由硬件設備帶來的優先級控製、數據安全機製也能對產線所需的高可靠性提供保障。

通過搭建計算機視覺(Computer Vision，CV) 係統和運動控製 (Motion Control，MC) 係統相配合的自動化不良品檢測係統，工業富聯將這個解決方案應用於CNC(Computer Numerical  Control)工廠中, 它ta的de典dian型xing工gong作zuo流liu程cheng如ru下xia圖tu所suo示shi

，當dang產chan品pin被bei工gong業ye相xiang機ji捕bu獲huo後hou，圖tu像xiang會hui被bei送song往wang部bu署shu在zai邊bian緣yuan服fu務wu器qi或huo雲yun平ping台tai中zhong的de視shi覺jiao處chu理li係xi統tong中zhong進jin行xing實shi時shi處chu理li
，基ji於yu CV 算法或深度學習方法構建的檢測係統會快速判定產品是否符合質量要求，並下發控製指令給產線，執行停機等後續操作。

借助TSN網絡，整套係統具備高數據同步、低網絡延遲的特點，促進IT和OT係xi統tong的de融rong合he
，來lai自zi產chan線xian不bu同tong設she備bei的de實shi時shi數shu據ju能neng夠gou通tong過guo統tong一yi網wang絡luo進jin行xing集ji中zhong
，在zai統tong一yi的de數shu據ju平ping台tai進jin行xing數shu據ju處chu理li與yu分fen析xi
，並bing將jiang結jie果guo下xia發fa到dao各ge個ge產chan線xian設she備bei上shang執zhi行xing。

通過在刀柄、主軸以及電源等關鍵位置加裝各類傳感器的方案，解決了CNC設備在加工過程中
，時常會出現斷刀
、錯位等異常情況。這種方案可以利用數據采集器進行實時數據采集，上傳到可編程自動化控製器(Programmable Automation Controller，PAC)，並根據算法模型進行快速推理，然後再對異常情況進行相應的反向控製
，形成異常檢測的閉環網絡。
通過交換機等設備
，來自邊緣設備端的數據可以上傳至 方案中中專門的 霧小腦 (Fog AI) 服務器來進行模型訓練，並將得到的模型再經由交換機下發到邊緣端進行推理和執行。得益於TSN網絡提供了一係列的時間同步和流量調度機製，因此可以使上述係統的信息傳遞更加精準
、高效、可(ke)控(kong)。當(dang)閉(bi)環(huan)網(wang)絡(luo)內(nei)因(yin)數(shu)據(ju)量(liang)過(guo)大(da)而(er)可(ke)能(neng)造(zao)成(cheng)擁(yong)堵(du)時(shi)
，各(ge)設(she)備(bei)之(zhi)間(jian)的(de)數(shu)據(ju)流(liu)傳(chuan)輸(shu)能(neng)夠(gou)根(gen)據(ju)既(ji)定(ding)規(gui)則(ze)，保(bao)證(zheng)優(you)先(xian)級(ji)高(gao)的(de)數(shu)據(ju)，如(ru)控(kong)製(zhi)指(zhi)令(ling)等(deng)可(ke)被(bei)更(geng)快(kuai)地(di)傳(chuan)遞(di)，生(sheng)產(chan)線(xian)中(zhong)的(de)設(she)備(bei)能(neng)夠(gou)支(zhi)持(chi)TSN網絡的設備越多，TSN網絡的優勢越明顯
，對整個製造過程的智能化程度也越高。

在CNC加工過程中，刀頭有一項重要的參數對產品精度起著關鍵作用，它就是刀具的“黃金壽命”，當刀頭超過其黃金壽命時
，就無法保證產品的加工精度。刀頭的黃金壽命取決於加工方法、產線溫度
、電流等一係列因素，因此

，我們可以通過已經部署在這套方案中的一係列傳感器對刀頭的振動曲線、溫度、電流等數據進行采集，並通過 TSN 網絡實時上傳至 Fog AI 服務器進行訓練，得到刀頭使用壽命的預測模型，對CNC設備中刀頭的壽命、shiyongqingkuangdengjinxingyucexingdefenxipanduan，congerkeyizaidaotoudaodahuangjinshoumingshibeijishitihuan，baozhengchanpindejiagongjingdu。jinerguanlishuyiqianjidaotoudehuangjinshouming
，shejichuzuiyoudetihuanshijianbiao，bimianyintingjitihuandaotouerdaozhideshengchanxiaolvxiajiang。

得益於基於英特爾®架構的卓信創馳工控機產品的優異性能和快速高效的TSN 網絡
，這個解決方案能夠有效推動工業 OT 係統與 IT 係統的融合
，確保工業物聯網在 保證高效率數據傳輸的同時，兼顧了工業級的穩健性和可靠性，從而為工業富聯的智能製造解決方案帶來以下優勢：

1）提升製造業產線良品率：通過將物聯網設備部署到生產一線，再借助 TSN 網絡提供的高效傳輸能力，既可以在產線出現異常時進行有效管控，也可以利用預測性分析等 AI 方法對設備使用情況進行預測。

2）增強工業物聯網傳輸效率：在一些場景中
，過去經常出現數據量過大等原因造成的網絡擁塞、數據包丟失或重傳等現象

，數據傳輸效率低於90%。而在采用基於TSN網絡的新方案後，數據丟失問題得到了有效控製
，數據傳輸效率提升到99%以上。

3）降本增效
、提 高生產效率：TSN網絡對異常檢測
、預測性分析等AI應ying用yong的de良liang好hao支zhi撐cheng，使shi產chan線xian能neng夠gou有you效xiao降jiang低di停ting機ji檢jian測ce的de次ci數shu
，並bing基ji於yu更geng為wei科ke學xue的de設she備bei管guan理li方fang案an來lai提ti升sheng生sheng產chan效xiao率lv。在zai一yi些xie場chang景jing中zhong，原yuan先xian每mei個ge機ji台tai必bi須xu配pei置zhi一yi名ming操cao作zuo員yuan工gong
，引yin入ru新xin方fang案an後hou即ji可ke實shi現xian一yi人ren多duo機ji操cao作zuo。