Często przytaczanym przykładem nowego rozwiązania w dziedzinie komunikacji przemysłowej jest Time-Sensitive Networking – zestaw standardów opracowanych przez grupę roboczą IEEE 802.1. Przekształcają one Ethernet w, jak to się określa, deterministyczną sieć przemysłową. TSN ma przede wszystkim zapewnić jednoczesną transmisję danych krytycznych czasowo (sterowanie w czasie rzeczywistym) oraz danych IT (monitorowanie, analityka) w tej samej sieci fizycznej. Wcześniej w zakładach wykorzystywano różne protokoły przemysłowe, takie jak PROFINET, Ethernet/IP, EtherCAT, CC-, których dopasowanie było często, przy różnych rozwiązaniach różnych producentów, problematyczne. Wymuszało to zakupy wszystkiego u jednego dostawcy lub budowanie kosztownych bramek komunikacyjnych. TSN jako warstwa bazowa umożliwia współistnienie różnych protokołów.
We wdrożenia TSN na świecie zaangażowało się wiele znanych firm, w tym np. Emerson Automation Solutions, która we współpracy z ośrodkami akademickimi, a także z NASA, koncentruje się na zastosowaniach wymagających komunikacji w czasie rzeczywistym z gwarancją dostarczenia danych. Firma Texas Instruments oferuje portfolio procesorów i mikrokontrolerów obsługujących TSN, w tym procesory Sitara z obsługą do pięciu portów 10/100/1000 Mb/s z funkcjami synchronizacji czasu, planowania ruchu, planowanego zawieszania zadań i bezproblemowej redundancji. W prace nad technikami TSN zaangażowani są inni znani dostawcy, w tym np. Intel albo NXP Semiconductors.
Rozwojowi standardów TSN w nowoczesnym przemyśle towarzyszy ekspansja innych nowoczesnych technik wspomagających komunikację, takich jak OPC UA (Open Platform Communications Unified Architecture), zwanej czasem „uniwersalnym językiem przemysłu”. To niezależna od platformy, otwarta architektura komunikacji przemysłowej opracowana przez OPC Foundation. OPC UA działa na dowolnym systemie operacyjnym, od inteligentnych czujników po systemy chmurowe. Kładzie nacisk na bezpieczeństwo, zawiera mechanizmy szyfrowania, uwierzytelniania i autoryzacji na poziomie pojedynczych punktów danych. W 2024 r. OPC Foundation wydała wersję 1.00.02 specyfikacji OPC UA FX (Field eXchange), która rozszerza możliwości OPC UA o: synchronizację danych w czasie rzeczywistym, lepsze zarządzanie komunikacją na poziomie urządzeń terenowych, integrację z TSN, standardowe modele informacji dla urządzeń napędowych, instrumentów terenowych i rozproszonego I/O (wejście-wyjście).
W tym samym roku firma Beckhoff Automation w Berlinie zorganizowała Plugfest OPC UA FX, na którym kilkunastu producentów (w tym ABB, Bosch Rexroth, B&R, Emerson, Festo, Hirschmann, Mitsubishi Electric, Siemens) testowało interoperacyjność swoich implementacji UA FX. Rozwiązania OPC UA intensywnie rozwija także Siemens AG. Znajdują się one nie tylko w jego sterownikach, ale także w czytnikach RFID, oprogramowaniu zarządzania siecią, a nawet w zasilaczach. Chiński rząd z kolei promuje standard OPC UA jako kluczowy dla łączenia OT i IT w inteligentnych fabrykach.
Kolejnym składnikiem układanki, którą nazwać możemy nowoczesną komunikacja przemysłową, są bezprzewodowe prywatne sieci 5G, konfigurowane wyłącznie dla potrzeb jednego zakładu produkcyjnego. Technika Wi-Fi nie zapewnia wystarczającej niezawodności, szybkich przełączeń między punktami dostępowymi ani odporności wymaganej w aplikacjach krytycznych. Połączenia kablowe są drogie w instalacji i utrudniają elastyczne konfigurowanie linii produkcyjnych. 5G zaś oferuje przepustowość do 20 Gb/s, opóźnienie poniżej milisekundy, możliwość obsługi do miliona urządzeń na km², mobilność bez utraty połączenia. Liczbę wdrożonych prywatnych sieci 5G dla przemysłu na świecie szacowano pod koniec 2024 r. na ponad 45 tys.
Znanym przykładem jest zbudowana przez Haier Group – Metaverse Future Factory w Szanghaju. Ten zakład produkcji pralek i suszarek działa na platformie Industrial IoT COSMOPlat. Fizyczne linie produkcyjne są tam zsynchronizowane z cyfrowymi bliźniakami, umożliwiając monitorowanie i sterowanie przez taki właśnie cyfrowy interfejs. W innym chińskim wdrożeniu, porcie w Qingdao, dźwigi są sterowane zdalnie, z wykorzystaniem 5G. Elektrownia wodna w Tingzikou korzysta natomiast z podwodnych robotów do automatycznej inspekcji połączonych w sieci 5G. Siemens testuje swoje rozwiązania w prywatnych sieciach 5G, w Amberg i Karlsruhe w Niemczech oraz w centrum MxD w Chicago.
Główne wyzwania w dziedzinie sieci i komunikacji w przemyśle to interoperacyjność starszych systemów i cyberbezpieczeństwo, gdyż wraz z połączeniem sieci operacyjnych z IT i chmurą wzrasta powierzchnia ataku. Problemem jest też brak wykwalifikowanych specjalistów. Branża potrzebuje inżynierów znających i rozumiejących technologie zarówno informacyjne, jak i operacyjne. Ich niedobór hamuje wdrożenia. Mimo wyzwań i problemów, panuje jednak przekonanie, że przyszłość należy do firm, które konsekwentnie zaimplementują nowoczesne rozwiązania komunikacyjne.
