ในปัจจุบันโลกได้ผ่านการเปลี่ยนแปลงและเปลี่ยนผ่านเทคโนโลยีอย่างมากมาย ถ้าพูดถึงในแง่ของผู้ผลิตในภาคอุตสาหกรรม จากเดิมที่เคยใช้คนและสัตว์ในการทำงานเป็นหลัก ก็มีการเปลี่ยนมาใช้เครื่องจักรไอน้ำและถ่านหิน (Industry 1.0) จากนั้นจึงเปลี่ยนมาเป็นการใช้เครื่องจักรไฟฟ้า ก๊าซธรรมชาติ และน้ำมัน และมีการนำสายพานเข้ามาใช้ในการผลิต (Industry 2.0) ต่อมาเมื่อมีการพัฒนาเครื่องจักรจำพวกไฟฟ้าที่มีวงจรอิเล็กทรอนิกส์เพิ่มมากขึ้นก็ทำให้คอมพิวเตอร์เข้ามามีบทบาทมากขึ้นในการควบคุมเครื่องจักร จึงเกิดเป็นระบบอัตโนมัติในโรงงาน หนึ่งในนั้นคือระบบควบคุมจำพวก PLC ขึ้น (Industry 3.0) โดยมีการนำระบบเครือข่ายมาใช้ในโรงงาน แรกเริ่มมีไว้เพื่อเชื่อมต่ออุปกรณ์เข้ากับตัวควบคุมเพื่อลดการเดินสายสัญญาณในระยะไกล จากนั้นก็เริ่มมีการเก็บข้อมูลมาเพื่อใช้ในการวิเคราะห์และปรับปรุงกระบวนการผลิตให้ดีขึ้น จนกระทั่งมาถึงในยุคปัจจุบันที่เครือข่ายในโรงงานสามารถเก็บข้อมูลได้แบบ Real-time มีความเร็วในการรับ-ส่งข้อมูลที่มากขึ้น เราสามารถเก็บข้อมูลได้ละเอียดขึ้น รองรับการเชื่อมต่อที่หลากหลาย รวมไปถึงการเชื่อมต่อแบบไร้สาย (Wireless) ซึ่ง Industrial Network ถือเป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่สำคัญในการที่จะก้าวเข้าสู่ยุคของ Smart Factory หรือ e-F@ctory หรือที่รู้จักกันโดยทั่วไปว่า Industry 4.0

Industrial Ethernet คืออะไร?

Industrial Ethernet คือ เครือข่ายที่ใช้ในโรงงานสำหรับเชื่อมต่ออุปกรณ์ต่างๆ เข้าด้วยกัน เพื่อให้ทำงานสอดคล้องกัน สามารถเก็บข้อมูลเพื่อที่จะนำไปใช้เพื่อวิเคราะห์เพื่อปรับปรุงกระบวนการผลิต แก้ไขปัญหาที่เกิดขึ้นจากการผลิต และยังสามารถนำข้อมูลที่เก็บได้นำมาแสดงผล วิเคราะห์ หรือแม้กระทั่งเพื่อคาดการณ์ปัญหาและอายุการใช้งานที่เหลืออยู่ ก่อนที่จะเกิดปัญหาทำให้กระบวนการผลิตต้องหยุดชะงัก โดยเปลี่ยนหรือบำรุงรักษาอุปกรณ์ตามสถานการณ์จริง โดยเทคโนโลยี Ethernet เป็นพื้นฐานของการเชื่อมต่อข้อมูลต่างๆ ซึ่งเทคโนโลยี Ethernet นั้นมีทั้งรูปแบบที่ใช้ในบ้าน อาคารสำนักงาน แต่ Industrial Ethernet นั้นถูกออกแบบมาเพื่อให้มี
ฟังก์ชั่นการทำงานมีเสถียรภาพและเหมาะสมกับสภาพแวดล้อมในการใช้งานในโรงงานอุตสาหกรรม หรือระบบที่ต้องการฟังก็ชั่นที่เหล่านี้เป็นพิเศษโดยเฉพาะ

รูปแบบความแตกต่างที่เห็นได้ชัดระหว่าง Industrial Ethernet และ Office Ethernet

ความแตกต่างด้านลักษณะการใช้งาน

Industrial Ethernet นั้นต้องการความเสถียรของสัญญาณที่สูงมากๆ เพราะสัญญาณที่ขาดช่วงไปอาจทำให้ Production Line หรือ ไลน์การผลิต ทำงานผิดพลาด เพราะการการทำงานของอุปกรณ์แต่ละชิ้นทำงานต้องการ ความแม่นยำสูง ยิ่งถ้า Assembly Line หรือ กระบวนการผลิตนั้นเป็นกระบวนการผลิตสำคัญที่มีต้นทุนของ Downtime ที่สูงและจำเป็นต้องใช้อุปกรณ์หลายชิ้นทำงานร่วมกันอย่างต่อเนื่องใน Assembly line เช่น สายพานการประกอบชิ้นส่วน การเจาะ กัด กลึง หรืออื่นๆ ความมีเสถียรของสัญญาณยิ่งเป็นสิ่งจำเป็น เพราะหากอุปกรณ์ ทำงานเหลื่อมกัน หรือทำงานไม่เชื่อมโยงต่อเนื่องกันอาจทำให้สินค้าด้อยคุณภาพหรือเสียหาย จำเป็นต้องหยุด เครื่องจักรเพื่อเริ่มการทำงานใหม่ ซึ่งเป็นการสูญเสียต้นทุนทั้งวัตถุดิบและเวลาโดยเปล่าประโยชน์ ในขณะที่ Office Ethernet นั้นหากสัญญาณขาดช่วงไป พนักงานอาจไปทำงานอื่นซึ่งไม่จำเป็นต้องใช้ internet ก่อนชั่วคราวได้ หรืออาจแค่กดปุ่ม restart หรือ resend หรือ resume ได้ ดังนั้นปัจจัยที่มี่ความสำคัญลำดับแรกๆ ของ Industrial Ethernet ก็คือ ความเสถียรของสัญญาณ และการตรวจสอบระบบการทำงานแบบ Real-Time รวมไปถึง สามารถนำข้อมูลย้อนหลังมาวิเคราะห์หาต้นตอของปัญหาที่เกิดขึ้นในสภาวะที่ระบบ หรือกระบวนการผลิตมีปัญหาได้อย่าง แม่นยำและรวดเร็ว

สภาพแวดล้อมการใช้ Office และ Industrial Ethernet

แน่นอนอยู่แล้วว่าสภาพแวดล้อมในการทำงานของ Office และ Industrial นั้นมีความแตกต่างกัน ลองดูง่ายๆ ก็คือ เครื่องแบบที่ใช้ในการทำงาน คนทำงาน Office โดยมากที่เห็นก็จะใส่สูท ผูกไทด์ ใส่รองเท้าหนัง เสื้อเชิ้ต ซึ่งจะเน้นไปที่ภาพลักษณ์และแฟชั่นเป็นหลัก หรือเน้นสวมใส่สบาย แต่ในขณะที่ถ้าเป็นคนทำงานอยู่ในโรงงานหรือ Asembly Line จะคำนึงถึงความทนทานและความปลอดภัยเป็นหลัก เช่น ใส่ชุด Safety หรือชุดหมี ใส่รองเท้า safety ใส่หมวกป้องกัน เสื้อผ้าไม่รุ่มร่าม อุปกรณ์ด้านเครือข่ายก็เช่นกัน อุปกรณ์ที่นำมาใช้ในโรงงานจะต้องเอื้อต่อการใช้งานตามสภาพแวดล้อม ซึ่งมีปัจจัยดังนี้

• อุณหภูมิ

  
  ทั้งความร้อนและความเย็นเป็น 2 ปัจจัยที่ส่งผลหลักต่อการทำงานของเครือข่าย Industrial Ethernet ความเย็นนั้นเป็นอันตรายอย่างยิ่ง เพราะความเย็นยิ่งถ้าเป็นความเย็นในระดับที่เข้าใกล้จุดเยือกแข็งนั้นอาจทำให้ปลอกหุ้มสายและหัวเชื่อมต่อสูญเสียความยืดหยุ่นและแตกได้ โดยไม่จำเป็นที่จะต้องมีแรงมากระแทกหรือถูกบิดงอ ส่วนความร้อนอาจทำให้ปลอกหุ้มสายและหัวเชื่อมต่อละลายซึ่งนำไปสู่การช็อตได้ แม้ว่าความร้อนในบางครั้งอาจจะไม่ได้ทำให้รูปร่างภายนอกของอุปกรณ์ผิดแปลกไปจากเดิม แต่ความร้อนนั้นก็ส่งผลต่อการส่งผ่านข้อมูลจากภายในตัวสายหรือหัวเชื่อมต่อได้เช่นกัน ดังนั้นอุปกรณ์ต่างๆที่ใช้ต้องมีความทนทานและเชื่อถือได้ โดยมีมาตรฐานต่างๆ เฉพาะด้านรองรับ

• สารเคมี

  
  สภาพแวดล้อมในโรงงานบางประเภทนั้นมีการใช้สารเคมี ซึ่งในสำนักงานไม่มี ซึ่งสารเคมีอาจทำให้อายุการใช้งานของอุปกรณ์สั้นลงได้ ดังนั้นอุปกรณ์ที่จะนำมาใช้ในโรงงานประเภทนี้จำเป็นที่จะต้องทนต่อสารเคมี ในขณะที่อุปกรณ์ที่ใช้ในอาคารสำนักงานอาจจะไม่จำเป็น

• สัญญาณรบกวน

  
  สัญญาณรบกวนเป็นอีกปัจจัยที่ควรคำนึงเป็นอย่างมาก เนื่องจากในพื้นที่ปฏิบัติการในโรงงานมีอุปกรณ์ที่ปล่อยคลื่นไฟฟ้าและคลื่นแม่เหล็กที่มาจากมอเตอร์ขนาดใหญ่ และอุปกรณ์ไฟฟ้าแรงสูง แม้กระทั่งสายไฟที่เดินอยู่ภายในพื้นที่ ซึ่งคลื่นเหล่านี้จะไปรบกวนการรับ-ส่งข้อมูลได้ ดังนั้นอุปกรณ์ที่นำมาใช้ในโรงงานควรจะเป็นแบบป้องกันสัญญาณรบกวน เพื่อไม่ให้การรับ-ส่งข้อมูลผิดพลาด อย่างไรก็ตามสาย Industrial Ethernet ยังมีให้เลือกใช้แบบ Copper Cable ที่มี Shield ถึง 2 ชั้น หรือสำหรับระบบที่มีสัญญาณรบกวนมากเป็นพิเศษ หรือต้องการเดินสายสัญญาณในระยะไกล ก็สามารถเลือกใช้สายสัญญาณแบบ Fiber Optic ได้เช่นกัน

• การสั่นสะเทือน

  
  กระบวนการผลิตบางอย่างอาจก่อให้เกิดการสั่นสะเทือน ซึ่งการสั่นสะเทือนอาจะทำให้สายที่เสียบอยู่นั้นหลุดออกจากเบ้าเสียบ หรือหัวต่อนั้นไม่แนบสนิทกับเบ้าเสียบ ทำให้การเชื่อมต่อไม่สมบูรณ์ได้ อุปกรณ์ต่างๆ ที่ได้รับมาตรฐานก็จะสามารถรองรับแรงสั่นสะเทือนเหล่านี้ได้

รูปแบบการเชื่อมต่อ Industrial Ethernet Vs Office Ethernet

Ethernet ที่ใช้โดยทั่วไปภายในอาคาร (Office Ethernet) มักจะมีรูปแบบของการเชื่อมต่อแบบดาว (Star). ซึ่งมี Switching Hub เป็นศูนย์กลาง แต่ Industrial Ethernet ที่นำมาใช้ในโรงงงานหรือ Assembly Line นั้นจะมีรูปแบบการเชื่อมต่อที่หลากหลาย เพื่อให้เหมาะสมกับรูปแบบการใช้งานในพื้นที่ที่หลายหลาย กว้างขวาง หรือแม้กระทั่งรองรับระบบที่ใช้สายส่งสัญญาณแบบ Fiber Optic และรองรับการใช้งานในอุตสหกรรมที่หลากหลาย ไม่ว่าจะเป็นการเชื่อมต่อแบบดาว (Star), ต้นไม้ (Tree), เส้น (Line), และวงแหวน (Ring) ซึ่งถ้าเป็น CC-Link IE สามารถเชื่อมต่อแบบผสม (Star + Line) ทำให้มีความยืดหยุ่นของระบบมากยิ่งขึ้น

ความเข้มข้นในการใช้งาน

อีกหนึ่งในความแตกต่างที่เห็นได้ชัด คือ ความเข้มข้นการใช้งาน Ethernet ที่ใช้ใน Office ถูกออกแบบมาให้ใช้ในระดับแค่พื้นฐาน ในขณะที่ Industrial Ethernet จะออกแบบมาให้สามารถเลือกระดับความเข้มข้นในการใช้งานได้หลายระดับตามลักษณะการใช้งาน โดยแบ่งออกเป็น การใช้งานหนัก และการใช้งานเบา ซึ่ง Ethernet ที่ใช้ใน Office จะไม่สามารถแบ่งได้ เรามาลองดูอุปกรณ์ส่วนใหญ่ที่ใช้กันใน Industrial กันดีกว่าว่ามีอะไรบ้าง และแต่ละตัวแตกต่างกันอย่างไร

• สายเคเบิล

  
  เริ่มแรกด้วยสายเคเบิล สายเคเบิลก็จะถูกแบ่งตามความเข้มข้นในการใช้งานเช่นกัน การใช้งานสำหรับ Industrial Ethernet นั้นจะมีให้เลือกใช้หลากหลาย ทั้งสายแบบที่ใช้ในตู้ควบคุม นอกตู้ควบคุม ในอาคาร นอกอาคาร กันน้ำได้ รวมไปถึงสายแบบเคลื่อนไหว (Movable) หรือแม้แต่คุณภาพของหัวเชื่อมต่อและปลอกหุ้มสายที่อาจจะมีคุณภาพดีกว่าที่ใช้ใน Office เพียงแค่เล็กน้อย หรือจริงๆ แล้วอาจจะใช้อุปกรณ์ทั่วไปที่ใช้ใน Office แทนไปเลยก็ได้ ถ้าสภาพแวดล้อมไม่ได้จำเป็นจะต้องมีการป้องกัน และต้องการความคงทนมากนัก แต่ถ้าเป็นการใช้งานแบบหนักขึ้นมาตัวหัวเชื่อมต่อ ปลอกสาย รวมไปถึงพวกฉนวนต่างๆ ก็จะถูกใส่เข้ามาเพื่อเสริมความคงทนในการใช้งาน ซึ่งก็จะมีราคาที่แพงกว่าแบบที่ใช้งานเบาๆ โดยที่สายเคเบิลของระบบ Industrial Ethernet สามารถรองรับระบบที่เป็น Copper Cable, Fiber Optic Cable หรือแม้ระทั่ง Wireless ตามลักษณะการใช้งานและเสถียรภาพของระบบที่ต้องการ

• หัวเชื่อมต่อ

  
  โดยทั่วไปในการเชื่อมต่อ Ethernet ทั้งใน Office และ Industrial มักจะใช้หัวเชื่อมต่อแบบ RJ45 หรือชื่อเต็มๆ คือ Registered Jack NO.45 แต่จะต่างกันที่วิธีการล็อคหัวเชื่อมต่อเข้ากับเบ้าเสียบ หัวเชื่อมต่อของ Industrial Ethernet จะไม่ได้มีแต่แบบหัวล็อคที่เป็น snap-in เหมือน Ethernet ของฝั่ง Office แต่จะมีให้เลือกหลายแบบตามลักษณะการใช้ และสภาพแวดล้อมในการใช้งาน เช่น กันน้ำได้ กันฝุ่นได้ กันสารเคมีได้ เป็นต้น

• Ethernet Switch

  
  ด้าน Ethernet Switch ก็จะสามารถแบ่งตามประเภทของการใช้งานหลักๆ ได้ 2 แบบ คือ Un-managed Switch และ Managed Switch แต่จริงๆ สามารถแบ่งได้ยิบย่อยอีก ขึ้นอยู่กับลักษณะการใช้งาน เช่น Smart Switch, PoE Switch เป็นต้น และที่สำคัญต้องรองรับมาตรฐานที่เป็น Industrial Grade เพื่อตามทนทานและสามารถใช้งานได้อย่างต่อเนื่อง

ข้อดีจากการใช้งาน Industrial Ethernet

• 1.ช่วยให้ประหยัดในระยะยาว ทำให้ของเสียจากกระบวนการผลิตลดลงเนื่องจากการควบคุมกระบวนการผลิตที่แม่นยำ รวดเร็ว และมีประสิทธิภาพมากขึ้น
• 2.สามารถช่วยลด Downtime ที่จะเกิดขึ้นจากการติดตั้งหรือบำรุงรักษาอุปกรณ์ได้ (Hidden Cost)
• 3.เข้าถึงข้อมูลที่เก็บบันทึกไว้ทั้งระบบได้ง่ายขึ้นจากที่ใดก็ได้
• 4.การแก้ไขปัญหา (Troubleshooting) สามารถทำได้ง่ายและใช้เวลาที่สั้นกว่า เนื่องจากความซับซ้อนของโครงสร้างและความซับซ้อนของระบบมีน้อยกว่า เมื่อเปรียบเทียบกับเครือข่ายแบบเก่า
• 5.การอบรมเกี่ยวกับการติดตั้งและการดูแลรักษาง่ายกว่าและใช้เวลาน้อยกว่า เนื่องจากความซับซ้อนของระบบมีน้อยกว่า เมื่อเปรียบเทียบกับเครือข่ายแบบเก่า
• 6.การติดตั้งเพื่อการใช้งานไม่ใช่เรื่องยากและซับซ้อนอีกต่อไป เพียงแค่ใช้สายเคเบิลเส้นเดียว

โดยสรุปแล้วการประยุกต์ใช้ Industrial Ethernet ไม่ว่าจะเป็นในภาคการผลิตหรืออุตสหกรรมอื่นๆ จะเป็นการลดต้นทุนและเพิ่มประสิทธิภาพการผลิต การทำงานในภาพรวม ซึ่งเราต้องพิจารณาความคุ้มค่าในการลงทุน (ROI) หรือความสามารถในการแข่งขัน (Competitiveness) ซึ่งเป็นหน้าที่ของผู้บริหารหรือผู้จัดการในฝ่ายที่เกี่ยวข้องในการพิจารณาและตัดสินใจ ในปัจจุบันการแข่งขันทางธุรกิจมีความเข้มข้นมากขึ้น ทำให้หลายธุรกิจจำเป็นต้องปรับตัว ปรับกลยุทธ์ และเสริมอาวุธเพื่อเพิ่มความสามารถในการแข่งขัน ในยุคที่ IT และ OT ผนวกเข้าด้วยกันดังเช่นในปัจจุบันทำให้การเก็บข้อมูลแบบ Real-time ยิ่งกลายเป็นสิ่งจำเป็นมากยิ่งขึ้น เพราะเมื่อมีการเก็บข้อมูลแบบ Real-time มาทำการวิเคราะห์และปรับปรุงกระบวนการผลิตจะช่วยลดความสูญเสีย (Waste) ได้ ไม่ว่าจะเป็นด้านเวลา ด้านการใช้วัตถุดิบ ด้านการใช้พลังงาน และอื่นๆ สิ่งเหล่านี้จะก่อให้เกิดความได้เปรียบทางการแข่งขัน เพราะเมื่อใช้เวลาผลิตของต่อชิ้นลดลง ทำให้ในแต่ละวันสามารถผลิตของได้เพิ่มมากขึ้น และยังช่วยให้การใช้พลังงานในการผลิตมีประสิทธิภาพมากขึ้นได้อีกด้วย

References: