Industrie 4.0 ist nicht mehr neu und für viele Unternehmen inzwischen zu einem strategischen
Schwerpunkt geworden. In diesem Whitepaper betrachten wir die Anwendung von Industrie 4.0
auf die Kommunikation in industriellen Prozessen. Um die erforderliche Prozesstransparenz zu
gewährleisten, müssen hierfür unterschiedliche industrielle Ethernet-Protokolle und allgemeine
Informationsprotokolle im selben Netzwerk ausgeführt werden.

Hinter der Umsetzung von Industrie 4.0 steht auf Seiten der Anwender von „Industrial Automation
and Control Systems” (IACSs) die Notwendigkeit, die Wettbewerbsfähigkeit durch Optimierung
ihrer Betriebsabläufe zu verbessern. Konkret bieten Industrie 4.0-Lösungen eine höhere
Prozesstransparenz, wodurch die Unternehmen ihre Aktivitäten besser lenken können.

Transparenz bedeutet, alle möglichen bereitstehenden Produktionsdaten zu verwenden, diese aus
Prozessen direkt zu bekommen, zu analysieren, um dann aussagekräftige Informationen daraus zu gewinnen. Diese Informationen ermöglichen dann einen umfassenden und tiefgreifenden Einblick in das Geschehen der Fertigung. Es ist offensichtlich, dass man Prozesse zunächst analysieren muss, bevor man sie gezielt steuern und optimieren kann.

Dieser Notwendigkeit, Prozessinformationen zu extrahieren, hat das „industrielle Internet der
Dinge“ (Industrial Internet of Things, IIoT) seine Existenz zu verdanken, denn es schafft die
Voraussetzungen für die effiziente Erzeugung, Erfassung, Weitergabe und Analyse von Daten.
Der Grundgedanke ist derselbe wie beim Internet der Dinge (Internet of Things, IoT), wobei hier
physische Produktionsmittel, wie Sensoren und Aktoren, mit Controllern und übergeordneten
Systemen verbunden werden, die sie überwachen, steuern und verwalten.

In der Praxis ist das IIoT die Spezialisierung des IoT für industrielle Bereiche wie z. B. die
Fertigung. Das Resultat ist ein Ökosystem vernetzter Sensorik, Aktorik, Maschinen und
Menschen. Hiermit wird ein detaillierter Überblick über Vorgänge geschaffen und die Kontrolle
aller Produktionsvariablen ermöglicht. Das IoT und IIoT unterscheiden sich allerdings nicht nur
in ihren Anwendungsbereichen, sondern auch in ihrer Leistungsfähigkeit. So wurde das IIoT für
in hohem Maße zeitkritische Prozesse, wie z. B. Highspeed-Verpackungsmaschinen, entwickelt.
Dabei muss die Datenvernetzung der Komponenten untereinander, wie höchst sensibler, sehr
präziser Sensoren mit komplexen, innovativen Steuerungen und Analysesystemen, eine extrem
zuverlässige und vorhersehbare Kommunikation gewährleisten. In ihrer Gesamtheit werden diese
Eigenschaften als „Determinismus“ bezeichnet – eine wesentliche Voraussetzung für Industrial-
Ethernet-Anwendungen.

Während das IIoT eine effektive Technologieplattform für Industrie 4.0-Anwendungen darstellt,
benötigt es seinerseits ein geeignetes, deterministisches Netzwerk zur Nutzung gemeinsamer
Prozessdaten. Diese Transparenz setzt Konvergenz voraus, d. h. verschiedene Arten von
Datenverkehr in einem Netzwerk zusammenzuführen. Determinismus ist dafür die Voraussetzung.

Time-Sensitive Networking (TSN) ist die Technologie, der sich die Automatisierungswelt
mit diesem Konvergenzbedarf zuwendet.