Viele TSN-Standards und überlagerte Protokolle befinden sich derzeit noch in der Standardisierungsphase. Trotzdem laufen die Arbeiten an Prototypen firmenübergreifend auf Hochtouren. Dieses Vorgehen war in der Vergangen-heit, vor allem in der Automatisierungsbranche, eher untypisch, ist bei TSN aber unumgänglich. Grund ist: Einerseits stellt TSN eine zentrale Basis-technologie für die Digitalisierung der Produktion dar und muss in dieser Rolle sowohl eine breite Akzeptanz als auch sämtliche Anforderungen der verschiedenen Branchen erfüllen; andererseits übersteigt die Komplexität der Transformation von separaten IT- und OT-Systemen und der dazugehörigen Kommunikationstechnologie hin zu konvergenten Systemen und Netzen das bisher Gekannte. Es braucht deshalb neben der Standardisierung stets auch experimentelle Umsetzungen, frühe Prototypen und fundierte Unter-suchungen der vor­liegenden Ergebnisse und diskutierter Konzepte.

Vorwettbewerbliches Prototyping

Prototyping-Aktivitäten zu diesem Zeitpunkt zu unterstützen, ist für die beteiligten Unternehmen ein nicht unerheblicher Aufwand. Und dennoch: Gerade dieses Prototyping bringt einerseits der Technologie selbst und andererseits den beteiligten Unternehmen sehr wohl Vorteile:

• Unterstützung der Standard-Entwicklung: Viele Unternehmen engagieren sich in den Standardisierungsgremien. Die dort diskutierten Ansätze zu testen, zu validieren, aber auch zu optimieren, erfordert ein Prototyping, welches sich im Zusammenschluss meist effizienter gestalten lässt.

• Aktivierung des Ökosystems: Damit TSN und die darauf basierenden konvergenten Systeme den gewünschten Beitrag zur Digitalisierung leisten können, muss dieses Ökosystem eine möglichst hohe Verbreitung haben. Es muss ausreichend Infrastruktur zur Verfügung stehen und es müssen möglichst viele Endgeräte die entsprechenden Standards unterstützen. Die Abhängigkeit vom Ökosystem insgesamt ist direkte Motivation für jeden einzelnen, dies zu unterstützen. 

• Interoperabilität: Neben der Verbreitung der Technologie ist insbesondere eine reibungslose Interoperabilität Voraussetzung für ein funktionierendes Ökosystem.

• Produktentwicklung: Eine sehr pragmatische Motivation zum Einstieg ins frühe Prototyping ist der zu erwartende Vorsprung bei zukünftigen Produkten.

• Innovation: Viele erkennen die Relevanz und das Potenzial der Digitalisierung, sind sich aber hinsichtlich der eigenen Strategie noch nicht sicher. Ein früher Austausch und technischer Einblick können hier Innovationen fördern und Fehlinvestitionen vermeiden.

‚Neutraler Boden‘ im Testbed

Ein Plugfest des TSN Testbed am ISW: Neben dem Testing werden ­verschiedene Aspekte zu TSN diskutiert und durchexerziert.

© ISW

Um ein frühes Prototyping und Testing über verschiedene Branchen und Konkurrenten hinweg zu ermöglichen, bedarf es eines entsprechenden Rahmens. Hier haben sich über die letzten Jahre verschiedene Testbeds etabliert, so etwa das IIC TSN Testbed, das vom ISW der Uni Stuttgart betreut und gehostet wird. 

Das Testbed bietet einen neutralen Ort, an dem Unternehmen ohne Verpflichtungen und finanzielle Hürden in einem organisierten Rahmen herstellerübergreifend arbeiten können. Um ein effizientes Prototyping zu ermöglichen, deckt das Testbed verschiedene Aspekte ab. Neben einem kontinuierlich stattfindenden virtuellen Austausch, finden üblicherweise drei Plugfeste pro Jahr am ISW statt. Hier treffen sich die Teilnehmer für mehrere Tage – zusätzlich veranstaltet die US-Instanz des Testbeds weitere Plugfeste.
Im Rahmen dieser Plugfeste werden unterschiedliche Aktivitäten verfolgt. Neben dem Testing an sich gibt es Dis­kussionen verschiedenster Aspekte von TSN. Das Testbed deckt dabei TSN insgesamt ab und limitiert sich nicht auf einzelne Anwendungen oder überlagerte Protokolle. Nichtsdestotrotz spielen derzeit Themen rund um die Initiative OPC UA FLC eine große Rolle, die dementsprechend auch besondere Berücksichtigung findet.

Das Testing von TSN

Der ‚Interoperability Rack Aufbau‘ gewähr­leistet den Dauer­betrieb der Geräte und ermöglicht den Teilnehmern den Remote-Zugang.

© ISW

Das Testing steht im Mittelpunkt der Plugfeste. Die hier stattfindenden Aktivitäten unterscheiden sich jedoch signifikant hinsichtlich der dahinter stehenden Motivation, den Testzielen und dem konkreten Vorgehen:

• Proof of Concept: Validierung eines Standards, Konzept oder Implemen-tierung in einem frühen Stadium

• TSN-Standards: Überprüfung der Konformität zu den Standards

• Interoperabilität: Herstellerübergreifende Kompatibilität

Das Testing im frühen Prototypen-stadium erfolgt meist bidirektional oder in kleinen Gruppen zwischen inter-essierten Teilnehmern, welche oft auch Beteiligte an der Standardisierung sind. Das Testbed bietet hierzu die nötige Infrastruktur, ausreichend viele Endgeräte sowie Messmöglichkeiten. Eine (ausreichende) Konformität mit den grundlegenden Standards zur Zeitsynchronisation und Traffic Scheduling ist Voraussetzung für jedes Testing der Interoperabilität. Um dies sicherzustellen erfolgt eine rudimentäre Überprüfung der Geräte in Zusammenarbeit mit Test-Tool-Herstellern (Base Testing).

Auf Tuchfühlung mit der Konkurrenz – Ein Kommentar