การซิงโครไนซ์เวลาในโรงงาน: เลือก PTP หรือ NTP และการทดสอบรับมอบในโรงงานไทย

“ตอนสอบสวนของเสีย เราเอาบันทึกของ MES สัญญาณเตือน (alarm) ของ PLC และบันทึกของเครื่องตรวจสอบมาเรียงกัน ปรากฏว่าเวลาคลาดกันไปคนละไม่กี่วินาที จนบอกไม่ได้ว่าอะไรเกิดก่อน” นี่คือคำปรึกษาที่เราได้รับบ่อยจากโรงงานของบริษัทญี่ปุ่นในประเทศไทย สิ่งที่ควรมุ่งหวังในการติดตั้งระบบซิงโครไนซ์เวลาในโรงงานไม่ใช่ตัวเลขความแม่นยำโดยตัวมันเอง แต่คือการอธิบายได้ว่า “บันทึกใดถูกประทับเวลาด้วยนาฬิกาใด และคลาดเคลื่อนได้เท่าใด” เพื่อให้ทำได้เช่นนั้นต้องตัดสินใจ 5 เรื่อง ได้แก่ (1) ความแม่นยำที่ต้องการในแต่ละการใช้งาน (2) แหล่งเวลาและวิธีกระจายเวลา (3) วิธีประทับเวลา (timestamp) (4) ความปลอดภัยและการเฝ้าติดตาม และ (5) การทดสอบรับมอบ

ตัวเลขในบทความนี้ที่ไม่ได้ระบุแหล่งที่มา (เช่น ความเร็วสายการผลิต การแบ่งความคลาดเคลื่อน และจำนวนวันที่ระบบหยุด) เป็นค่าสมมติที่บทความนี้กำหนดขึ้นเองโดยอิงโรงงานต้นแบบที่จะอธิบายต่อไป ไม่ใช่ค่าเฉลี่ยของอุตสาหกรรมหรือผลสำรวจ นอกจากนี้ สมรรถนะ holdover ของออสซิลเลเตอร์เป็นค่าที่ผู้ผลิตประกาศ ไม่ใช่ค่าที่บุคคลที่สามตรวจสอบแล้ว ผลิตภัณฑ์และผู้จำหน่ายที่กล่าวถึงทั้งหมดไม่ใช่ของ TOMAS TECH แต่เป็นของบริษัทอื่น

ทำไมการซิงโครไนซ์เวลาในโรงงานจึงถูกพูดถึงในตอนนี้

มิถุนายน 2026: IEC/IEEE 60802 โปรไฟล์ TSN สำหรับระบบอัตโนมัติอุตสาหกรรมได้รับการเผยแพร่

ปีนี้มีหมุดหมายสำคัญในด้านเครือข่ายโรงงานและเวลา ตามหน้าโครงการของ IEEE 802.1 โครงการ “IEC/IEEE 60802” ซึ่งเป็นโปรไฟล์ TSN (Time-Sensitive Networking) สำหรับระบบอัตโนมัติอุตสาหกรรม ได้รับอนุมัติเมื่อวันที่ 21 กันยายน 2022 และฉบับที่ 1 ได้รับการเผยแพร่เมื่อวันที่ 29 มิถุนายน 2026 เว็บไซต์จำหน่ายมาตรฐานก็ลงทะเบียนไว้เป็น ed.1.0 (29 มิถุนายน 2026, 220 หน้า)

มาตรฐานนี้คัดเลือกและกำหนดฟังก์ชัน ตัวเลือก การตั้งค่า ค่าเริ่มต้น โปรโตคอล และขั้นตอนของบริดจ์ (สวิตช์) อุปกรณ์ปลายทาง (end station) และ LAN สำหรับระบบอัตโนมัติอุตสาหกรรม ในด้านการซิงโครไนซ์เวลา มาตรฐานนี้ตั้งอยู่บน IEEE 802.1AS (gPTP) และมีการศึกษาเรื่องต่างๆ เช่น การจำลองความคลาดเคลื่อนของการซิงโครไนซ์ การติดตามการเลื่อน (drift) และเสถียรภาพความถี่ของออสซิลเลเตอร์ ส่วน IEEE 802.1AS ซึ่งเป็นฐานของมาตรฐานนี้ ฉบับปี 2020 ถูกแทนที่ด้วยฉบับปี 2025 แล้ว และโครงการปรับปรุงฉบับปี 2025 ได้รับอนุมัติเมื่อวันที่ 15 พฤษภาคม 2026 และกำลังดำเนินการอยู่

ตุลาคม 2026: การประชุมนานาชาติที่จะกำหนดอนาคตของอธิกวินาที

หมุดหมายอีกเรื่องคืออธิกวินาที (leap second) ในปี 2022 การประชุมใหญ่ว่าด้วยการชั่งตวงวัด (CGPM) ครั้งที่ 27 มีมติให้เพิ่มค่าสูงสุดของผลต่างระหว่าง UT1 กับ UTC “ภายในหรือก่อนปี 2035” และขอให้คณะกรรมการชั่งตวงวัดระหว่างประเทศ (CIPM) จัดทำร่างที่เป็นรูปธรรมและเตรียมการเพื่อให้อนุมัติได้ในการประชุมครั้งที่ 28 ในปี 2026 ตามหนังสือเชิญประชุมของสำนักงานชั่งตวงวัดระหว่างประเทศ (BIPM) การประชุม CGPM ครั้งที่ 28 จะจัดขึ้นที่แวร์ซาย ประเทศฝรั่งเศส ระหว่างวันที่ 13 ถึง 15 ตุลาคม 2026 โดยวาระการประชุมรวมถึง “มาตรการทางเทคนิคที่จำเป็นเพื่อรักษาความต่อเนื่องของ UTC” และ “นิยามของวินาทีในอนาคต” ณ เวลาที่เขียนบทความนี้ (7 ตุลาคม 2026) การประชุมยังไม่ได้จัดขึ้น และยังไม่ได้ตัดสินว่าอะไรจะเปลี่ยนไปและเริ่มเมื่อใด อนึ่ง Bulletin C 72 (6 กรกฎาคม 2026) ของหน่วยงานบริการการหมุนของโลกและระบบอ้างอิงระหว่างประเทศ (IERS) ระบุว่าจะไม่มีการเพิ่มอธิกวินาทีในปลายเดือนธันวาคม 2026

การรบกวนสัญญาณ GNSS ที่ยังเกิดขึ้นในเอเชียแปซิฟิก

ยังมีประเด็นระดับภูมิภาคเกี่ยวกับ GNSS (ระบบดาวเทียมนำทาง เช่น GPS) ซึ่งใช้เป็นแหล่งเวลาอย่างแพร่หลาย ตามเอกสารข้อมูลที่อินโดนีเซียเสนอต่อการประชุมอธิบดีการบินพลเรือนภูมิภาคเอเชียและแปซิฟิก ครั้งที่ 61 (DGCA-61) ซึ่งจัดที่กัวลาลัมเปอร์ในเดือนกันยายน 2026 เมื่อวันที่ 8 เมษายน 2026 เกิดการรบกวน GNSS ในเขตแถลงข่าวการบิน (FIR) จาการ์ตา ส่งผลกระทบต่อเที่ยวบินพาณิชย์ 44 เที่ยวที่ขึ้นลง ณ ท่าอากาศยานนานาชาติซูการ์โน-ฮัตตา และฝ่ายควบคุมการจราจรทางอากาศได้รับมือด้วยมาตรการต่างๆ เช่น ขั้นตอนการนำทางแบบดั้งเดิม นอกจากนี้ เอกสารของสำนักเลขาธิการสำหรับการประชุมขององค์การการบินพลเรือนระหว่างประเทศ (ICAO) ภูมิภาคเอเชียและแปซิฟิก (APRAST/25) ซึ่งจัดที่กรุงเทพฯ ในเดือนมิถุนายน 2026 ระบุว่าการรบกวนคลื่นวิทยุต่อ GNSS รวมถึงการแจมมิง (jamming) และการปลอมแปลงสัญญาณ (spoofing) ยังคงเป็นความเสี่ยงต่อการปฏิบัติการบินและความปลอดภัยในภูมิภาค

นี่เป็นเหตุการณ์ในภาคการบิน ไม่ใช่รายงานว่าเครื่องรับ GNSS ในโรงงานได้รับผลกระทบ และบทความนี้ก็ไม่พบกรณีความเสียหายในโรงงานในประเทศไทย อย่างไรก็ตาม ข้อเท็จจริงที่ว่าการรบกวนสัญญาณ GNSS ถูกมองว่าเป็นความเสี่ยงจริงในภูมิภาค เป็นสิ่งที่เราเห็นว่าไม่ควรมองข้ามเมื่อออกแบบแหล่งเวลาของโรงงาน

ความหมายสำหรับโรงงานในประเทศไทย

การที่มาตรฐาน TSN ออกมาไม่ได้หมายความว่าต้องเปลี่ยนสายการผลิตเดิมทันที แต่อุปกรณ์ควบคุมและสวิตช์ที่จะจัดซื้อในอีกไม่กี่ปีข้างหน้ามีแนวโน้มจะมีฟังก์ชันซิงโครไนซ์เวลาติดมาเป็นมาตรฐาน หากในตอนนั้นโรงงานยังไม่มี “นโยบายด้านเวลาของโรงงาน” อุปกรณ์แต่ละตัวก็จะเข้ามาพร้อมแหล่งเวลาและการตั้งค่าที่ต่างกัน อธิกวินาทีและการรบกวน GNSS ก็แสดงให้เห็นว่าเวลาไม่ใช่สิ่งที่ “ติดตั้งแล้วจบ” แต่เป็นสิ่งที่ต้องเขียนลงในข้อกำหนด เฝ้าติดตาม และทดสอบ

การซิงโครไนซ์เวลาในโรงงานคืออะไร: ทำไม Timestamp จึงกำหนดผลของการตรวจสอบย้อนกลับ

บทบาทของการซิงโครไนซ์เวลา

ในโรงงานมีอุปกรณ์จำนวนมากที่แต่ละตัวมีนาฬิกาภายใน เช่น PLC, HMI, เซิร์ฟเวอร์ SCADA, Historian, MES, เครื่องตรวจสอบ, กล้องประมวลผลภาพ, อุปกรณ์เครือข่าย และเซิร์ฟเวอร์ IT หากปล่อยไว้ นาฬิกาแต่ละตัวจะค่อยๆ เลื่อนออกไป เมื่ออุปกรณ์ที่ตั้งเวลาด้วยมือ อุปกรณ์ที่ไม่มีใครดูอีกเลยหลังตั้งเวลา และอุปกรณ์ที่เริ่มทำงานด้วยค่าเริ่มต้นหลังไฟดับปะปนกัน เหตุการณ์เดียวกันจะถูกบันทึกด้วยเวลาที่ต่างกันในแต่ละอุปกรณ์ การซิงโครไนซ์เวลาคือกลไกที่คอยปรับนาฬิกาเหล่านี้ให้ตรงกับมาตรฐานอ้างอิงเดียวกันอยู่เสมอ

Timestamp กลายเป็น “กุญแจ” ที่เชื่อมบันทึกเข้าด้วยกัน

ในการสอบสวนเพื่อตรวจสอบย้อนกลับ เราเชื่อมหมายเลขผลิตภัณฑ์ ล็อต อุปกรณ์ และเวลาเข้าด้วยกัน เพื่อติดตามว่า “ผลิตภัณฑ์นี้ผลิตเมื่อใด ด้วยอุปกรณ์ใด ภายใต้เงื่อนไขใด” ในกระบวนการที่ไม่สามารถเขียนหมายเลขผลิตภัณฑ์ลงในบันทึกของอุปกรณ์ได้โดยตรง เวลามักเป็นกุญแจเพียงหนึ่งเดียวที่เชื่อมบันทึกเข้าด้วยกัน ตัวอย่างเช่น ค่ากระบวนการของเครื่องขึ้นรูปถูกบันทึกใน Historian ผลการตรวจผ่านหรือไม่ผ่านถูกบันทึกใน MES และสัญญาณเตือนถูกบันทึกใน SCADA โดยแต่ละระบบใช้นาฬิกาคนละตัว หากนาฬิกาเลื่อน การเชื่อมโยงก็จะผิดพลาด การออกแบบโดยรวมในการเชื่อมประวัติอุปกรณ์เข้ากับผลิตภัณฑ์อธิบายไว้ใน “การตรวจสอบย้อนกลับจากเครื่องจักรถึงชิ้นงาน: RFP และ FAT/SAT”

ลำดับของสัญญาณเตือนก็เช่นกัน เมื่อสอบสวนสาเหตุของการหยุดเครื่อง คำถามว่า “ความดันตกก่อน หรือปั๊มหยุดก่อน” ตอบได้จากลำดับของเวลาเท่านั้น หากผลต่างของนาฬิกาในอุปกรณ์สองตัวมากกว่าช่วงห่างระหว่างเหตุการณ์ ลำดับอาจดูกลับด้านได้

“การอธิบายได้” สำคัญกว่า “ความแม่นยำ”

การพูดคุยเรื่องการซิงโครไนซ์เวลามักกลายเป็นการแข่งขันตัวเลขว่า “กี่ไมโครวินาที” หรือ “กี่นาโนวินาที” แต่สิ่งที่ถูกถามในการตรวจประเมิน (audit) หรือการสอบสวนของเสียคือ “เวลาในบันทึกนี้ประทับด้วยนาฬิกาใด ขณะนั้นนาฬิกาซิงโครไนซ์อยู่หรือไม่ และประเมินความคลาดเคลื่อนได้ประมาณเท่าใด” บทความนี้มองว่าคุณค่าของการซิงโครไนซ์เวลาคือความสามารถในการอธิบาย 3 เรื่องต่อไปนี้

• ด้วยนาฬิกาใด: อุปกรณ์ใดเป็นผู้ประทับเวลาในบันทึกนั้น (ใกล้เซนเซอร์ หรือเมื่อข้อมูลไปถึงเซิร์ฟเวอร์)
• ในสถานะใด: ขณะนั้นนาฬิกาซิงโครไนซ์กับแหล่งอ้างอิงอยู่ หรือสูญเสียแหล่งอ้างอิงและเดินด้วยตัวเอง
• คลาดเคลื่อนเท่าใด: ประเมินได้ว่าคลาดจากแหล่งอ้างอิงประมาณเท่าใด และแสดงด้วยบันทึกการเฝ้าติดตามได้หรือไม่

หากอธิบาย 3 เรื่องนี้ได้ บางโรงงานอาจพบว่าความแม่นยำระดับมิลลิวินาทีก็เพียงพอแล้ว ในทางกลับกัน ถึงจะติดตั้งอุปกรณ์ระดับนาโนวินาที แต่ถ้าไม่รู้ว่าบันทึกมาจากนาฬิกาใด ก็นำไปใช้สอบสวนไม่ได้

กำหนดความแม่นยำที่ต้องการจากการใช้งาน

การออกแบบการซิงโครไนซ์เวลาจะล้มเหลวหากเริ่มจาก “จะติดตั้งวิธีใด” สิ่งแรกที่ต้องตัดสินใจคือ ในแต่ละการใช้งาน “ต้องการเปรียบเทียบบันทึกใดกับบันทึกใด ด้วยความละเอียดระดับใด” ความแม่นยำมี 2 แบบ คือ ผลต่างระหว่างอุปกรณ์ภายในโรงงาน (ความแม่นยำสัมพัทธ์) และผลต่างจากเวลาสากลเชิงพิกัด (UTC) (ความแม่นยำสัมบูรณ์) การรู้ลำดับเหตุการณ์ภายในโรงงานอาศัยความแม่นยำสัมพัทธ์ ส่วนการเปรียบเทียบบันทึกกับโรงงานอื่น สำนักงานใหญ่ คู่ค้า หรือระบบคลาวด์อาศัยความแม่นยำสัมบูรณ์

ช่อง “วิธีที่เป็นตัวเลือก” ในตารางเป็นแนวโน้มทั่วไปที่บทความนี้เรียบเรียง และเปลี่ยนไปตามเงื่อนไขของอุปกรณ์และเครือข่าย สิ่งสำคัญคือไม่คิดย้อนกลับจากวิธี แต่หาตัวเลขที่ต้องการจาก “ต้องการเปรียบเทียบอะไรกับอะไร” แม้ในโรงงานเดียวกัน ความแม่นยำที่ต้องการก็อาจต่างกันหลายลำดับขนาดตามการใช้งาน ไม่จำเป็นต้องยกทุกอย่างขึ้นไปที่ความแม่นยำสูงสุด

ความแตกต่างระหว่าง PTP และ NTP

วิธีกระจายเวลาผ่านเครือข่ายที่ใช้บ่อยในโรงงานคือ NTP (Network Time Protocol) และ PTP (Precision Time Protocol, IEEE 1588)

NTP: ใช้ได้อย่างกว้างขวางบนเครือข่ายที่มีอยู่

NTP รุ่นปัจจุบัน (NTPv4) กำหนดไว้ใน RFC 5905 (มิถุนายน 2010) ในเรื่องความแม่นยำ RFC 5905 อธิบายว่าเซิร์ฟเวอร์ปฐมภูมิ (primary server) โดยทั่วไปอยู่ภายในหลายสิบไมโครวินาที เซิร์ฟเวอร์ทุติยภูมิและไคลเอนต์ทั่วไปบน LAN ความเร็วสูงอยู่ภายในหลายร้อยไมโครวินาที (เมื่อช่วงการสอบถามสูงสุด 1,024 วินาที) และหากขยายช่วงการสอบถามไปถึงสูงสุด 36 ชั่วโมง จะอยู่ภายในหลายสิบมิลลิวินาที สิ่งเหล่านี้เป็นคำอธิบายค่าทั่วไป ณ เวลาที่เขียน RFC ไม่ใช่ค่ารับประกัน ความแม่นยำจริงเปลี่ยนไปตามภาระของเครือข่าย เส้นทาง ระยะห่างจากเซิร์ฟเวอร์ และการนำไปใช้ในอุปกรณ์

NTPv5 ซึ่งเป็นรุ่นถัดไปของ NTP ณ เดือนตุลาคม 2026 ยังอยู่ในขั้นร่างของ IETF (draft-ietf-ntp-ntpv5-09 ลงวันที่ 1 กรกฎาคม 2026) และยังไม่เป็น RFC ร่างนี้กำหนดให้รูปแบบไคลเอนต์และเซิร์ฟเวอร์เป็นโหมดการทำงานเพียงโหมดเดียว แต่ข้อกำหนดยังอาจเปลี่ยนแปลงได้

PTP: ความแม่นยำสูงด้วยความร่วมมือของอุปกรณ์เครือข่าย

มาตรฐาน PTP ปัจจุบันคือ IEEE 1588-2019 อนุมัติเมื่อวันที่ 7 พฤศจิกายน 2019 และเผยแพร่เมื่อวันที่ 16 มิถุนายน 2020 บทคัดย่อของ IEEE ระบุว่าทำให้การซิงโครไนซ์ “ในช่วงต่ำกว่าไมโครวินาที” เป็นไปได้โดยใช้ทรัพยากรน้อย และในเครือข่ายที่ออกแบบอย่างเหมาะสม อาจทำ “ความแม่นยำในการถ่ายทอดเวลาระดับต่ำกว่านาโนวินาที” ได้ จุดสำคัญคือเงื่อนไข “ในเครือข่ายที่ออกแบบอย่างเหมาะสม” การใช้ PTP ไม่ได้ให้ความแม่นยำสูงเสมอไป ผลลัพธ์ต่างกันมากตามการมีหรือไม่มีอุปกรณ์ที่ประทับเวลาด้วยฮาร์ดแวร์ และสวิตช์ที่รองรับ PTP (BC และ TC ที่จะอธิบายต่อไป)

หมายเหตุ: แถว “ผู้ใช้หลัก” และ “ภาระในการติดตั้ง” เป็นการเรียบเรียงของบทความนี้

ช่องความแม่นยำในตารางเพียงนำคำอธิบายในเอกสารมาตรฐานแต่ละฉบับมาวางเทียบกัน ทั้งสองไม่ใช่ค่าที่วัดจริงในโรงงาน แทนที่จะเลือกด้วยการเปรียบเทียบอย่างง่ายว่า “NTP ระดับมิลลิวินาที PTP ระดับนาโนวินาที” สิ่งสำคัญคือตรวจสอบว่าเครือข่ายของตนเองทำได้เท่าใดเมื่อเทียบกับความแม่นยำที่ต้องการซึ่งกำหนดไว้ในหัวข้อก่อนหน้า

การใช้ทั้งสองอย่างร่วมกันเป็นทางเลือกที่ใช้ได้จริง

ในหลายโรงงาน การผสมทั้งสองอย่างน่าจะเป็นทางเลือกที่เหมาะสมในทางปฏิบัติ คือจากแหล่งเวลาเดียวกัน (Grandmaster Clock ที่จะอธิบายต่อไป) กระจายเวลาด้วย PTP ไปยังเครือข่ายควบคุมที่ต้องการความแม่นยำสูง และด้วย NTP ไปยังเซิร์ฟเวอร์ IT, SCADA และ MES วิธีนี้ทำให้แม้วิธีจะต่างกัน เวลาทั้งหมดในโรงงานก็สอบกลับไปยังแหล่งอ้างอิงเดียวกันได้

แหล่งเวลา GNSS และ Holdover

ตัวเลือกของแหล่งเวลา

การรับเวลาอ้างอิงของโรงงานมี 2 ทางหลัก ทางหนึ่งคือติดตั้งเสาอากาศ GNSS บนหลังคาหรือที่อื่นๆ แล้วรับเวลาจากสัญญาณดาวเทียม อีกทางหนึ่งคือซิงโครไนซ์ผ่านเครือข่ายกับเซิร์ฟเวอร์เวลาที่หน่วยงาน เช่น สถาบันมาตรวิทยาแห่งชาติ (NIMT) ของไทยให้บริการ รายละเอียดของ NIMT อยู่ในหัวข้อประเด็นเฉพาะของไทยและอาเซียนด้านล่าง

เวลาจาก GNSS มีความแม่นยำสูง เอกสาร “NIST IR 8323r1” (มกราคม 2023) ของสถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีแห่งชาติสหรัฐฯ (NIST) ระบุว่า เมื่อแก้ผลต่างจำนวนเต็มวินาทีที่เกิดจากอธิกวินาทีแล้ว เวลา GPS ถูกควบคุมให้ตรงกับ UTC ของหอดูดาวกองทัพเรือสหรัฐฯ (UTC(USNO)) ภายใน 1 ไมโครวินาที ข้อควรระวังคือเวลา GPS เป็นระบบเวลาที่ไม่ได้ปรับด้วยอธิกวินาที ตามบทความอธิบายของวิศวกร NIMT เวลา GPS เริ่มนับจาก 00:00 น. UTC ของวันที่ 6 มกราคม 1980 และเวลาอะตอมสากล (TAI) เร็วกว่าเวลา GPS อยู่ 19 วินาที ตาม IERS Bulletin C 72 นั้น UTC ช้ากว่า TAI อยู่ 37 วินาที เมื่อคำนวณแล้ว เวลา GPS จึงเร็วกว่า UTC อยู่ 18 วินาที (37 − 19) การที่เครื่องรับแก้ผลต่างนี้อย่างถูกต้องหรือไม่ เป็นหนึ่งในประเด็นที่ควรตรวจสอบในการทดสอบรับมอบ

Grandmaster Clock และ Holdover

อุปกรณ์ที่เป็นต้นทางของเวลาภายในโรงงานเรียกว่า Grandmaster Clock (GM หรือ Grandmaster) โดยทั่วไปเป็นอุปกรณ์เฉพาะที่มีเครื่องรับ GNSS และออสซิลเลเตอร์ในตัว และกระจายเวลาด้วย PTP หรือ NTP

สิ่งที่สร้างความแตกต่างมากที่สุดในการเลือก GM คือความสามารถในการรักษาเวลาให้ถูกต้องเมื่อสูญเสีย GNSS หรือสมรรถนะ holdover เมื่อรับ GNSS ไม่ได้เพราะสายเสาอากาศเสียหาย ฟ้าผ่า หรือการรบกวนคลื่นวิทยุ GM จะนับเวลาต่อด้วยออสซิลเลเตอร์ภายในเพียงอย่างเดียว ความเร็วในการเลื่อนออกไปต่างกันมากตามชนิดของออสซิลเลเตอร์

ตามตารางตัวเลือกออสซิลเลเตอร์ของบริษัท Meinberg ความแม่นยำของ PPS (พัลส์ทุก 1 วินาที) ขณะซิงโครไนซ์กับ GNSS คือดีกว่า ±100 นาโนวินาทีสำหรับ TCXO และ OCXO-LQ และดีกว่า ±50 นาโนวินาทีสำหรับ OCXO-SQ, HQ, DHQ และรูบิเดียม ส่วนการเลื่อนของเฟสหลังสูญเสีย GNSS ไป 24 ชั่วโมงเป็นดังนี้

ในตารางเดียวกัน หลัง 7 วันช่วงจะกว้างขึ้นตั้งแต่ ±128 มิลลิวินาทีของ TCXO ถึง ±34 ไมโครวินาทีของรูบิเดียม และหลัง 30 วันตั้งแต่ ±1.1 วินาทีของ TCXO ถึง ±370 ไมโครวินาทีของรูบิเดียม ผลต่างระหว่าง TCXO กับรูบิเดียมหลัง 24 ชั่วโมงคือ 4.3 มิลลิวินาที ÷ 800 นาโนวินาที ประมาณ 5,375 เท่า หรือมากกว่า 5,000 เท่า (การคำนวณของบทความนี้)

อย่างไรก็ตาม ค่าเหล่านี้เป็นค่าที่ผู้ผลิตประกาศ และตามเชิงอรรถของตาราง ตั้งอยู่บนสมมติฐานว่าออสซิลเลเตอร์ทำงานมาแล้วอย่างน้อย 30 วัน และซิงโครไนซ์กับ GNSS ต่อเนื่องใน 24 ชั่วโมงก่อนหน้า รวมทั้งอุณหภูมิแวดล้อมคงที่ ในสถานที่ที่อุณหภูมิเปลี่ยนแปลง เช่น ภายในตู้ควบคุมในโรงงาน ผลอาจแย่กว่านี้ได้ เราเห็นว่าแนวทางที่ปลอดภัยคือใช้ตัวเลขเหล่านี้เป็นแนวทางในการเลือกออสซิลเลเตอร์ และรวมการตรวจสอบภายใต้เงื่อนไขการติดตั้งของตนเองไว้ในการทดสอบรับมอบ

วิธีเลือก Grandmaster Clock

ต่อไปนี้เป็นประเด็นที่ควรตรวจสอบเมื่อเลือก GM ตามมุมมองของบทความนี้

• ข้อกำหนดด้าน holdover: ประเมินว่าตั้งแต่สูญเสีย GNSS จนกู้คืนได้อาจใช้เวลากี่วัน (ระบบบำรุงรักษาช่วงกลางคืนและวันหยุด การจัดหาชิ้นส่วน) แล้วกำหนดระดับของออสซิลเลเตอร์จากการเลื่อนที่ยอมรับได้ในช่วงนั้น
• รูปแบบเอาต์พุต: รองรับโปรไฟล์ PTP (จะอธิบายต่อไป) NTP และหากจำเป็น เอาต์พุตอย่าง PPS หรือไม่
• ความซ้ำซ้อน (redundancy): จะใช้ GM 2 ตัว หรือใช้แหล่งเวลา 2 เส้นทาง คือ GNSS และเครือข่าย (เช่น NIMT) หรือไม่
• ฟังก์ชันการเฝ้าติดตาม: ส่งออกสถานะการซิงโครไนซ์ สถานะการรับสัญญาณดาวเทียม เวลาที่เข้าสู่ holdover และความคลาดเคลื่อนโดยประมาณ ผ่าน SNMP หรือบันทึก (log) ได้หรือไม่
• การตรวจจับความผิดปกติของ GNSS: มีฟังก์ชันตรวจจับสัญญาณบ่งชี้ของการรบกวนคลื่นวิทยุหรือการปลอมแปลงสัญญาณ และเปรียบเทียบแหล่งเวลาหลายแหล่งหรือไม่
• การติดตั้งเสาอากาศ: เส้นทางสายจากหลังคาถึงห้องเซิร์ฟเวอร์ การป้องกันฟ้าผ่า และความสะดวกในการบำรุงรักษา

โครงสร้างเครือข่าย PTP: GM, BC, TC และโปรไฟล์

ชนิดของอุปกรณ์ PTP

เครือข่าย PTP สร้างจากการผสมอุปกรณ์ที่มีบทบาทต่างกัน ตามคำอธิบายในคู่มือการตั้งค่าของบริษัท H3C บทบาทแต่ละแบบเป็นดังนี้

• Grandmaster (GM): ต้นทางของเวลาภายในโดเมน PTP ถูกเลือกโดยอัตโนมัติระหว่างโหนดนาฬิกา
• Ordinary Clock (OC): อุปกรณ์ที่มีพอร์ต PTP เพียงพอร์ตเดียว (ตัวอย่างของบทความนี้: อุปกรณ์ปลายทาง เช่น PLC และ I/O)
• Boundary Clock (BC): มีหลายพอร์ต ซิงโครไนซ์กับต้นทางผ่านพอร์ตหนึ่ง และกระจายเวลาไปยังปลายทางผ่านพอร์ตอื่น
• Transparent Clock (TC): ไม่เก็บเวลาเอง แต่ส่งต่อข้อความ PTP พร้อมชดเชยความล่าช้าที่เกิดระหว่างการส่งผ่าน มีแบบ E2E ที่ส่งต่อแพ็กเก็ต PTP ทั้งหมดและสนับสนุนการคำนวณความล่าช้าของทั้งเส้นทาง และแบบ P2P ที่ส่งต่อเพียงบางข้อความและยุติข้อความอื่น

คู่มือเดียวกันระบุมาตรฐานที่รองรับ ได้แก่ IEEE 1588v2, IEEE 802.1AS, SMPTE ST 2059-2 และ AES67-2015 ในที่นี้นำมาแนะนำเพื่ออธิบายแนวคิดทั่วไปของ PTP ไม่ได้แนะนำผลิตภัณฑ์ใดโดยเฉพาะ

ประเด็นในการออกแบบโครงสร้าง

เนื่องจาก GM ถูกเลือกโดยอัตโนมัติ เราเห็นว่าการใส่ทั้งการตั้งค่าลำดับความสำคัญและการเฝ้าติดตามว่าอุปกรณ์ใดเป็น GM อยู่ไว้ในการออกแบบ จะปลอดภัยกว่า เพื่อไม่ให้อุปกรณ์ที่ไม่ได้ตั้งใจกลายเป็น GM นอกจากนี้ หากมีสวิตช์ทั่วไปที่ไม่รองรับ PTP คั่นอยู่กลางเส้นทาง ช่วงนั้นจะไม่มีการชดเชยความล่าช้า สำหรับช่วงที่ต้องการความแม่นยำสูง ควรตรวจสอบในรายการอุปกรณ์ว่าสวิตช์บนเส้นทางทำงานเป็น BC หรือ TC หรือไม่

โปรไฟล์: กฎว่าด้วย “วิธีใช้ PTP” ตามการใช้งาน

PTP มี “โปรไฟล์” ที่จำกัดวิธีใช้ให้เหมาะกับแต่ละการใช้งาน โปรไฟล์ที่มักเกี่ยวข้องกับโรงงานมี 3 กลุ่มดังนี้

• IEEE 1588 แบบใช้งานทั่วไป: วิธีใช้ที่ไม่ได้จำกัดเฉพาะการใช้งานใด
• IEEE 802.1AS (gPTP) และ IEC/IEEE 60802: สำหรับ TSN โดย 802.1AS ครอบคลุมการถ่ายทอดเวลา การเลือกแหล่งเวลาที่ดีที่สุด และการตรวจจับความไม่ต่อเนื่องของเฟสและความถี่ หลังฉบับปี 2020 มีฉบับแก้ไขที่ครอบคลุม hot standby และการลดความคลาดเคลื่อนจากการเลื่อนของนาฬิกา และปัจจุบันฉบับปี 2025 เป็นฉบับที่ใช้อยู่ ส่วน IEC/IEEE 60802 เป็นโปรไฟล์สำหรับระบบอัตโนมัติอุตสาหกรรมที่ตั้งอยู่บนฐานนี้
• IEC/IEEE 61850-9-3: โปรไฟล์ PTP สำหรับระบบอัตโนมัติของการไฟฟ้า (เผยแพร่ 31 พฤษภาคม 2016) ตั้งอยู่บน IEC 61588:2009 (IEEE 1588-2008) และทำให้สอดคล้องกับระดับการซิงโครไนซ์สูงสุดของ IEC 61850-5 และ IEC 61869-9 ได้ อาจเกี่ยวข้องกับสถานีไฟฟ้าย่อยและอุปกรณ์ไฟฟ้าภายในโรงงาน

แม้เป็น PTP เหมือนกัน อุปกรณ์ที่ใช้โปรไฟล์ต่างกันอาจไม่สามารถทำงานร่วมกันบนเครือข่ายเดียวกันได้หากไม่ปรับแต่ง ใน RFP วิธีที่แน่นอนคือขอให้ระบุว่า “รองรับโปรไฟล์ใด” แทนการระบุเพียงว่า “รองรับ PTP”

วิธีประทับเวลา: OPC UA, PLC, Historian และ MES

ความหมายเปลี่ยนไปตาม “ตำแหน่ง” ที่ประทับเวลา

แม้นาฬิกาจะซิงโครไนซ์กันแล้ว หากยังไม่กำหนดว่าจะประทับเวลาที่ใด ความหมายของบันทึกก็จะไม่แน่นอน เวลาที่ประทับใกล้เซนเซอร์หรือ PLC ณ ขณะที่ค่าเปลี่ยน กับเวลาที่เซิร์ฟเวอร์ได้รับค่า ต่างกันเท่ากับความล่าช้าของการสื่อสาร หากข้อมูลที่ค้างอยู่เพราะการสื่อสารหยุดชั่วคราวแล้วมาถึงพร้อมกันในภายหลังถูกประทับด้วยเวลาที่มาถึง สาเหตุและผลลัพธ์อาจดูสลับลำดับกันได้

SourceTimestamp และ ServerTimestamp ของ OPC UA

OPC UA มีการแยกแยะนี้อยู่ในข้อกำหนด ตามนิยามของ DataValue ในข้อกำหนด OPC UA (Part 4, v1.05) มี timestamp อยู่ 2 แบบ

• SourceTimestamp: เวลาที่แหล่งข้อมูลประทับให้กับค่า เมื่อประทับแล้วจะไม่เปลี่ยน และควรแสดงเวลาที่ค่าหรือรหัสสถานะเปลี่ยนครั้งล่าสุด ควรสร้างให้ใกล้แหล่งกำเนิดของค่ามากที่สุด แต่ต้องประทับด้วยนาฬิกากายภาพตัวเดียวกันเสมอ ในโครงสร้างแบบซ้ำซ้อน นาฬิกาของแหล่งข้อมูลควรซิงโครไนซ์กัน และเมื่อเซิร์ฟเวอร์ OPC UA รับข้อมูลจากเซิร์ฟเวอร์ OPC UA อื่น จะส่งต่อ SourceTimestamp โดยไม่เปลี่ยนแปลง
• ServerTimestamp: เวลาที่เซิร์ฟเวอร์ได้รับค่า (หรือรู้ว่าค่าถูกต้อง) โดยแต่ละเซิร์ฟเวอร์ประทับค่าของตนเอง

ทั้งสองแบบมีช่องที่ระบุความละเอียดได้ถึง 10 พิโควินาที อย่างไรก็ตาม นี่เป็นนิยามในข้อกำหนด ส่วน PLC หรือเกตเวย์จริงประทับเวลาแบบใดด้วยนาฬิกาใดนั้นต่างกันไปตามผลิตภัณฑ์ คำว่า “รองรับ OPC UA” เพียงอย่างเดียวไม่ได้บอกว่า SourceTimestamp คือเวลาที่ค่าเปลี่ยนภายใน PLC หรือเวลาที่เกตเวย์อ่านค่า แนวคิดเรื่องการย้ายรุ่นและการรับรองของ OPC UA ดูเพิ่มเติมได้ที่ “การย้ายไป OPC UA 1.05: ข้อกำหนด RFP, FAT และ SAT สำหรับโรงงานในไทย”

สิ่งที่ต้องตัดสินใจสำหรับ PLC, Historian และ MES

ตามมุมมองของบทความนี้ เราแนะนำให้กำหนดเรื่องต่อไปนี้เกี่ยวกับ timestamp เป็นนโยบายของโรงงานและจัดทำเป็นเอกสาร

• ตำแหน่งที่ประทับเวลา: ในแต่ละการใช้งาน จะถือ SourceTimestamp หรือ ServerTimestamp เป็นค่าหลัก หาก PLC ประทับเวลาที่ค่าเปลี่ยนไม่ได้ ให้ระบุชัดเจนว่าเป็นเวลาที่เกตเวย์อ่านค่า
• นาฬิกาที่ใช้ประทับเวลา: อุปกรณ์ที่ประทับเวลานั้นซิงโครไนซ์กับแหล่งเวลาใด ด้วยวิธีใด
• ระบบเวลาในการจัดเก็บ: จัดเก็บเป็นเวลาสากลเชิงพิกัด (UTC) และแปลงเป็นเวลาท้องถิ่นของไทย (UTC+7) เมื่อแสดงบนหน้าจอหรือในรายงาน
• การบันทึกความผิดปกติของเวลา: สามารถทำเครื่องหมายบันทึกที่ประทับขณะการซิงโครไนซ์หลุดได้หรือไม่

เหตุผลที่จัดเก็บเป็น UTC คือเพื่อให้การเปรียบเทียบเวลาง่ายขึ้น เวลาของไทยไม่มีเวลาออมแสง ดังนั้นแม้จัดเก็บเป็นเวลาท้องถิ่น เวลาก็จะไม่กระโดดในรอบปี ถึงอย่างนั้น เมื่อเปรียบเทียบบันทึกกับสำนักงานใหญ่ในญี่ปุ่น สาขาในประเทศอื่น หรือระบบคลาวด์ การเก็บเป็น UTC น่าจะลดความผิดพลาดในการแปลงได้

วิธีเก็บ timestamp และคุณภาพของข้อมูลใน Historian อธิบายไว้ใน “การติดตั้งระบบ Historian อุตสาหกรรม: การเลือก RFP และ FAT/SAT สำหรับโรงงานไทย” และการออกแบบเมื่อส่งข้อมูลอุปกรณ์ผ่าน MQTT อธิบายไว้ใน “การนำ MQTT Sparkplug B มาใช้ในโรงงานไทย: RFP, FAT/SAT และโครงการนำร่อง 90 วัน” ไม่ว่าจะส่งข้อมูลผ่านเส้นทางใด สิ่งสำคัญคืออย่าให้ข้อมูลว่า “เวลานี้ประทับด้วยนาฬิกาใด” สูญหายระหว่างทาง

การจัดการอธิกวินาที

อธิกวินาทีคือการปรับที่เพิ่มหรือลบ 1 วินาทีใน UTC แพ็กเก็ต NTP มีช่อง “ตัวบ่งชี้อธิกวินาที” (Leap Indicator) ขนาด 2 บิต ซึ่งแจ้งล่วงหน้าว่าจะเพิ่มหรือลบอธิกวินาทีในนาทีสุดท้ายของเดือน และแสดงสถานะ “ไม่ได้ซิงโครไนซ์” ด้วย ดังที่กล่าวไว้ จะไม่มีการเพิ่มอธิกวินาทีในปลายเดือนธันวาคม 2026 และการจัดการอธิกวินาทีในอนาคตยังอยู่ในขั้นการหารือในการประชุมเดือนตุลาคม 2026 สำหรับโรงงาน เราเห็นว่าแนวทางที่ปฏิบัติได้จริงคือตรวจสอบในเอกสารข้อกำหนดว่า GM, เซิร์ฟเวอร์ NTP, PLC และ Historian แต่ละตัวจะทำงานอย่างไรเมื่อมีอธิกวินาที (จัดการกับการแจ้งล่วงหน้าอย่างไร และปรับเวลาอย่างไร)

ประเมินความเร็วสายการผลิตและการเลื่อนของนาฬิกาด้วยโรงงานต้นแบบ (โมเดลสมมติ)

ตัวเลขต่อจากนี้ทั้งหมดเป็นค่าสมมติที่บทความนี้กำหนดขึ้นเอง ไม่ใช่สมรรถนะของผลิตภัณฑ์หรือค่าเฉลี่ยของอุตสาหกรรม โปรดใช้เป็นแม่แบบการคำนวณ แล้วแทนด้วยความเร็วสายการผลิตและการใช้งานของตนเอง

สมมติฐาน (โรงงานต้นแบบ T)

ขั้นที่ 1: หาความแม่นยำที่ต้องการ

1 ใน 10 ของช่วงห่างระหว่างชิ้นคือผลต่างนาฬิกาที่ยอมรับได้ระหว่างอุปกรณ์ เมื่อหารด้วย 2 จะได้ระยะที่อุปกรณ์ 1 ตัวคลาดจากแหล่งอ้างอิง (GM ของโรงงาน) ได้

ลองเทียบกับตัวเลขที่มีแหล่งที่มา บทความปี 2018 ของวิศวกร NIMT ระบุว่าความแม่นยำของบริการเวลาฟรีของ NIMT ผ่านอินเทอร์เน็ต “ดีกว่า 30 มิลลิวินาที ขึ้นอยู่กับปริมาณการใช้งานอินเทอร์เน็ต” นี่เป็นแนวทาง ณ เวลานั้นและไม่ใช่ค่ารับประกัน แต่หากลองใช้ 30 มิลลิวินาทีนี้ จะอยู่ภายใน 50 มิลลิวินาทีต่ออุปกรณ์ของสาย A แต่ไม่อยู่ภายใน 5 มิลลิวินาทีของสาย B ส่วน “ภายในหลายร้อยไมโครวินาที” ที่ RFC 5905 อธิบายสำหรับไคลเอนต์ NTP ทั่วไปบน LAN ความเร็วสูง แทบไม่เหลือส่วนเผื่อหรืออาจเกิน 500 ไมโครวินาทีของสาย C

สิ่งที่อ่านได้จากโมเดลนี้คือ สาย A อาจใช้ NTP ผ่านอินเทอร์เน็ตได้เพียงพอขึ้นกับเงื่อนไข สาย B มีตัวเลือกคือวางเซิร์ฟเวอร์ NTP ในโรงงานแล้วกระจายผ่าน LAN และสาย C คุ้มค่าที่จะพิจารณา PTP (การประทับเวลาด้วยฮาร์ดแวร์และสวิตช์ที่รองรับ PTP) ทุกกรณีมีเงื่อนไขว่าต้องยืนยันด้วยการวัดจริง

ขั้นที่ 2: หากนาฬิกาไม่ตรงกัน จะเชื่อมชิ้นงานผิดกี่ชิ้น

ในทางกลับกัน ลองพิจารณากรณีที่นาฬิกาไม่ตรงกัน สมมติว่านาฬิกาของ PLC ที่ตั้งเวลาด้วยมือคลาดจากเซิร์ฟเวอร์ MES อยู่ 2 วินาที

2 วินาทีเป็นความคลาดเล็กน้อยในความรู้สึกของคน แต่ในสาย C บันทึกจะเลื่อนไปเชื่อมกับชิ้นงานอื่นถึง 200 ชิ้น เมื่อสอบสวนสาเหตุของเสีย ก็จะไม่ได้ดูค่ากระบวนการของชิ้นงานที่ถูกต้อง และจำนวนชิ้นงานที่ต้องกักไว้เพราะกำหนดช่วงที่น่าสงสัยกว้างก็เพิ่มขึ้นด้วย

ขั้นที่ 3: เมื่อสูญเสีย GNSS จะประคองได้นานเท่าใด

สุดท้ายคือ holdover เราเปรียบเทียบค่าที่บริษัท Meinberg ประกาศซึ่งกล่าวไว้ก่อนหน้า (ภายใต้เงื่อนไขอุดมคติ เช่น อุณหภูมิคงที่) กับค่ายอมรับต่ออุปกรณ์ 1 ตัวในขั้นที่ 1 สิ่งที่เปรียบเทียบตรงนี้คือผลต่างระหว่าง GM กับ UTC หากอุปกรณ์ทั้งหมดในโรงงานใช้ GM ตัวเดียวกัน ผลกระทบจะน้อย การเปรียบเทียบนี้จึงเป็นแนวทางสำหรับกรณีที่เปรียบเทียบกับอุปกรณ์ที่ใช้แหล่งเวลาอื่น หรือกับบันทึกที่อิง UTC (รายละเอียดในหัวข้อถัดไป)

ลองดูกรณีที่ GNSS หยุดนานขึ้นด้วย สมมติว่าสายเสาอากาศเสียหายระหว่างวันหยุดยาว และใช้เวลา 7 วันกว่าจะกู้คืน ในตารางของบริษัท TCXO หลัง 7 วันอยู่ที่ ±128 มิลลิวินาที ประมาณ 2.6 เท่าของ 50 มิลลิวินาทีของสาย A (128 ÷ 50 = 2.56) ซึ่งเกินค่ายอมรับแม้ของสายที่ช้าที่สุด ในขณะที่รูบิเดียมอยู่ที่ ±34 ไมโครวินาทีหลัง 7 วัน และ ±370 ไมโครวินาทีแม้หลัง 30 วัน ซึ่งยังอยู่ภายใน 74% ของ 500 ไมโครวินาทีของสาย C

วิธีอ่านการประเมินนี้: สิ่งที่เลื่อนคือ “ทั้งโรงงาน” หรือ “เพียงบางส่วน”

มีข้อควรระวังสำคัญตรงนี้ การเลื่อนระหว่าง holdover คือผลต่างระหว่าง GM กับ UTC หากอุปกรณ์ทุกตัวในโรงงานซิงโครไนซ์กับ GM ตัวเดียวกัน อุปกรณ์ทั้งหมดจะเลื่อนไปพร้อมกับ GM ดังนั้นผลต่างระหว่างอุปกรณ์ภายในโรงงาน (ความแม่นยำสัมพัทธ์) น่าจะไม่เปลี่ยนมากนักระหว่าง holdover ปัญหาเกิดขึ้นในกรณีเช่นต่อไปนี้

• อุปกรณ์บางส่วนในโรงงาน (เช่น เซิร์ฟเวอร์ IT หรือระบบคลาวด์) ซิงโครไนซ์กับแหล่งเวลาอื่น (เช่น NTP ผ่านอินเทอร์เน็ต)
• ต้องเปรียบเทียบบันทึกกับโรงงานอื่นหรือสำนักงานใหญ่โดยใช้ UTC เป็นเกณฑ์
• เมื่อ GNSS กลับมา เวลาของ GM กลับไปเป็นค่าที่ถูกต้องในคราวเดียว ทำให้เวลาของบันทึกกระโดด

กล่าวคือ คำว่า “เกิน” ในตารางบ่งชี้ว่าอาจเชื่อมโยงผิดเมื่อเปรียบเทียบกับบันทึกที่ใช้นาฬิกาอื่น ส่วนการเปรียบเทียบระหว่างบันทึกภายในโรงงานที่ใช้ GM ตัวเดียวกัน โดยปกติจะไม่ได้รับผลกระทบมากนัก ตรงนี้ก็เช่นกัน การรู้ว่าบันทึกใดใช้นาฬิกาใดจะเป็นประโยชน์

จุดสำหรับตรวจทานการคำนวณ

• 60 ชิ้นต่อนาที = 1 ชิ้นต่อวินาที ช่วงห่าง 1,000 มิลลิวินาที, 600 ชิ้นต่อนาที = 10 ชิ้นต่อวินาที 100 มิลลิวินาที, 6,000 ชิ้นต่อนาที = 100 ชิ้นต่อวินาที 10 มิลลิวินาที
• ค่ายอมรับระหว่างอุปกรณ์คือช่วงห่าง ÷ 10 ได้ 100, 10 และ 1 มิลลิวินาที ค่ายอมรับต่ออุปกรณ์ 1 ตัวคือครึ่งหนึ่ง ได้ 50, 5 และ 0.5 มิลลิวินาที
• 4.3 มิลลิวินาทีของ TCXO คือ 8.6% ของ 50 มิลลิวินาที 86% ของ 5 มิลลิวินาที และ 8.6 เท่าของ 0.5 มิลลิวินาที
• 800 นาโนวินาทีของรูบิเดียมหลัง 24 ชั่วโมงคือ 0.8 ไมโครวินาที เท่ากับ 0.16% ของ 500 ไมโครวินาที

ความปลอดภัยและการเฝ้าติดตาม

NTS: ยืนยันว่าเวลาจาก NTP “เป็นของจริง”

เวลาที่กระจายผ่านเครือข่ายอาจตกเป็นเป้าของการปลอมแปลงหรือการแก้ไข สำหรับ NTP มี NTS (Network Time Security) ที่กำหนดไว้ใน RFC 8915 (กันยายน 2020) ใน NTS จะสร้างกุญแจบน TLS (1.3 ขึ้นไป) ก่อน (NTS-KE, พอร์ต TCP 4460) จากนั้นจึงยืนยันว่าแพ็กเก็ตเวลาที่ตามมาถูกส่งโดยคู่สื่อสารที่ระบุตัวได้ และไม่ถูกแก้ไขระหว่างทาง นอกจากนี้ยังป้องกันการโจมตีแบบส่งซ้ำ (replay) และยืนยันความสอดคล้องของคำขอกับคำตอบได้

ข้อควรระวังคือ NTS เป็นกลไก “ยืนยันตัวตนและความถูกต้อง” ไม่ใช่ “การเข้ารหัส” RFC 8915 ถือว่าข้อมูลเวลาพื้นฐานไม่เป็นความลับและส่งเป็นข้อความธรรมดา นอกจากนี้ เมื่อใช้ NTS ต้องเปิดพอร์ต TCP 4460 ของ NTS-KE ในไฟร์วอลล์ เพิ่มเติมจากการสื่อสาร NTP (พอร์ต UDP 123) ควรใส่ทั้งสองพอร์ตนี้ในการออกแบบไฟร์วอลล์ระหว่างโรงงานกับฝ่าย IT

การจัดการการพึ่งพา GNSS

NIST IR 8323r1 ระบุว่าสัญญาณและข้อมูลด้านการระบุตำแหน่ง การนำทาง และเวลา (PNT) อาจถูกรบกวนหรือถูกแก้ไขได้หลายรูปแบบ ทั้งจากธรรมชาติและจากมนุษย์ ทั้งโดยตั้งใจและไม่ตั้งใจ และยกตัวอย่างภัยคุกคาม เช่น การรบกวนคลื่นวิทยุ การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ การเสื่อมตามอายุ การสั่นสะเทือน ไฟดับ การแจมมิง การปลอมแปลงสัญญาณ และการโจมตีด้วยการหน่วงเวลา ส่วนมาตรการรับมือ ได้แก่ การทำบัญชีซอฟต์แวร์ HMI และระบบควบคุมที่พึ่งพา PNT การตรวจจับความผิดปกติด้วยการเปรียบเทียบข้อมูล PNT จากหลายแหล่ง การตรวจจับการแจมมิงและการปลอมแปลงสัญญาณ GNSS และการใส่ความสามารถทำงานแบบอิสระหรือ holdover ตามความจำเป็น นี่เป็นแนวทางแบบสมัครใจสำหรับโครงสร้างพื้นฐานสำคัญของสหรัฐฯ ไม่ใช่กฎระเบียบของไทย แต่เป็นแนวคิดที่นำมาใช้กับการออกแบบแหล่งเวลาของโรงงานได้โดยตรง

ตามมุมมองของบทความนี้ การเริ่มจาก 3 ประเด็นต่อไปนี้เป็นแนวทางที่ปฏิบัติได้จริงสำหรับโรงงาน

1. ทำรายการอุปกรณ์ที่พึ่งพาเวลา: อุปกรณ์ใดซิงโครไนซ์กับแหล่งเวลาใด ด้วยวิธีใด
2. ใช้แหล่งเวลา 2 เส้นทาง: เปรียบเทียบ GM ที่ใช้ GNSS กับแหล่งเวลาทางเครือข่าย เช่น NIMT และส่งสัญญาณเตือนเมื่อค่าต่างกันมาก
3. เลือกโดยคำนึงถึง holdover: ใช้ออสซิลเลเตอร์ที่ประคองได้ภายในค่ายอมรับตลอดช่วงจนกู้คืนได้ แม้สูญเสีย GNSS

เฝ้าติดตามค่าออฟเซ็ตและเก็บบันทึก

แม้การซิงโครไนซ์เวลาจะถูกต้องตอนติดตั้ง ก็อาจหลุดได้ในภายหลัง ตัวกระตุ้นอาจเป็นการเปลี่ยนสาย การเปลี่ยนการตั้งค่าสวิตช์ การเปลี่ยนอุปกรณ์ และลำดับการเริ่มระบบหลังไฟดับ ตามมุมมองของบทความนี้ เราแนะนำให้เฝ้าติดตามสิ่งต่อไปนี้และเก็บบันทึกไว้

• สถานะการซิงโครไนซ์ของ GM (รับ GNSS อยู่หรือไม่ เข้าสู่ holdover หรือไม่)
• ค่าความคลาดจากแหล่งอ้างอิง (offset) ของอุปกรณ์หลัก และสัญญาณเตือนเมื่อเกินค่ายอมรับ
• อุปกรณ์ใดเป็น GM อยู่ และการสลับเปลี่ยน
• สถานะการซิงโครไนซ์ของไคลเอนต์ NTP

บันทึกการเฝ้าติดตามนี้เป็นหลักฐานของ “การอธิบายได้ว่าประทับเวลาด้วยความคลาดเคลื่อนเท่าใด” ที่กล่าวไว้ตอนต้น เพราะทำให้แสดงได้ในการสอบสวนของเสียหรือการตรวจประเมินว่า “ในเวลานั้นของวันนั้น นาฬิกาของอุปกรณ์นี้ตรงอยู่ภายในช่วงนี้” วิธีสร้างเส้นทางที่ปลอดภัยในการส่งข้อมูลการเฝ้าติดตามจากฝั่ง OT ไปฝั่ง IT ดูเพิ่มเติมได้ที่ “การเลือก Data Diode สำหรับโรงงานไทย: แนวทางเชื่อมข้อมูล OT ไป IT ทางเดียว”

อุตสาหกรรมที่มีการกำกับดูแล: Audit Trail และเวลา

โรงงานที่จัดการบันทึกอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งอยู่ภายใต้การกำกับของสำนักงานคณะกรรมการอาหารและยาสหรัฐฯ (FDA) เช่น ยา เครื่องมือแพทย์ หรืออาหารที่ส่งไปสหรัฐฯ อยู่ภายใต้ข้อกำหนดของ 21 CFR Part 11 โดย 21 CFR 11.10(e) กำหนดให้ใช้ audit trail ที่ปลอดภัย สร้างโดยคอมพิวเตอร์ และมีการประทับเวลา เพื่อบันทึก “วันที่และเวลา” ของการป้อนข้อมูลและการกระทำของผู้ปฏิบัติงานที่สร้าง แก้ไข หรือลบบันทึกอิเล็กทรอนิกส์อย่างเป็นอิสระ audit trail ต้องเก็บไว้นานเท่ากับบันทึกอิเล็กทรอนิกส์ที่เกี่ยวข้อง และพร้อมให้ FDA ตรวจสอบ

สำหรับ GMP ของยาที่ส่งไปสหภาพยุโรป เกี่ยวข้องกับ EudraLex เล่มที่ 4 Annex 11 (ฉบับปัจจุบัน เริ่มบังคับใช้ 30 มิถุนายน 2011) ข้อ 12.4 ระบุว่าระบบที่จัดการข้อมูลและเอกสารควรออกแบบให้บันทึกตัวตนของผู้ปฏิบัติงานที่ป้อน เปลี่ยน ยืนยัน หรือลบข้อมูล “รวมถึงวันที่และเวลา” ข้อ 14(c) กำหนดให้ลายมือชื่ออิเล็กทรอนิกส์รวม “เวลาและวันที่ที่ลงนาม” และข้อ 9 ระบุว่าควรพิจารณาใส่บันทึกการเปลี่ยนแปลงและการลบที่เกี่ยวข้องกับ GMP (audit trail ที่ระบบสร้าง) ไว้ในระบบ โดยอาศัยการประเมินความเสี่ยง

อนึ่ง ร่างปรับปรุง Annex 11 ได้รับการเผยแพร่โดยคณะกรรมาธิการยุโรปและ PIC/S เมื่อวันที่ 7 กรกฎาคม 2025 โดยเปิดรับความคิดเห็นถึงวันที่ 7 ตุลาคม 2025 ตามคำอธิบายของ ECA ซึ่งเป็นองค์กรวิชาชีพในยุโรป ร่างนี้เพิ่มจาก 5 หน้าเป็น 19 หน้า และให้น้ำหนักกับความปลอดภัย การจัดการตัวตนและการเข้าถึง และ audit trail มากขึ้นอย่างมาก อย่างไรก็ตาม นี่เป็นเพียงร่าง และบทความนี้ไม่สามารถยืนยันสถานะของฉบับสุดท้าย หรือว่ามีข้อกำหนดเฉพาะเกี่ยวกับการซิงโครไนซ์เวลาหรือไม่

สิ่งที่อยากเน้นคือ ทั้ง 21 CFR 11.10(e) และ Annex 11 ฉบับปัจจุบันไม่ได้กำหนดความแม่นยำของเวลา (ภายในกี่มิลลิวินาที) หรือวิธีซิงโครไนซ์ (NTP หรือ PTP) ไม่ใช่ว่า “กฎระเบียบกำหนดให้ใช้ PTP” สิ่งที่กฎระเบียบต้องการคือการอธิบายได้ว่าวันที่และเวลาถูกบันทึกอย่างถูกต้อง และเพื่อการนั้น เราเห็นว่าสิ่งสำคัญคือกำหนดแหล่งเวลา วิธีซิงโครไนซ์ ความคลาดเคลื่อนที่ยอมรับได้ และวิธีเฝ้าติดตามไว้ในขั้นตอนภายใน พร้อมเก็บเหตุผลไว้ ซึ่งตรงกับแกนหลักของบทความนี้คือ “การอธิบายได้” กฎระเบียบเหล่านี้ไม่ได้ใช้บังคับโดยตรงกับโรงงานทั่วไปที่ไม่อยู่ภายใต้การกำกับของสหรัฐฯ หรือสหภาพยุโรป

ประเด็นเฉพาะของไทยและอาเซียน

เวลามาตรฐานแห่งชาติของไทย: NIMT

ตามหน้าเว็บ (ภาษาไทย) ของห้องปฏิบัติการเวลาและความถี่ของสถาบันมาตรวิทยาแห่งชาติ (NIMT) NIMT รักษาเวลามาตรฐานของไทยในฐานะ UTC(NIMT) ภายในระบบเวลาสากล ใช้นาฬิกาอะตอม 4 เรือน (นาฬิกาอะตอมซีเซียม 3 เรือนและไฮโดรเจนเมเซอร์ 1 เรือน) ในการกำหนดระบบเวลา และยังวิจัยพัฒนานาฬิกาแบบ optical lattice ด้วย การเปรียบเทียบระหว่างประเทศทำทุกวัน ทุก 30 วินาที โดยใช้สัญญาณ GNSS และให้บริการสัญญาณเวลาผ่านอินเทอร์เน็ตตลอด 24 ชั่วโมงโดยไม่เสียค่าใช้จ่าย

ชื่อโฮสต์ของเซิร์ฟเวอร์เวลาของ NIMT ได้รับการแนะนำไว้ในบทความปี 2018 ของวิศวกร NIMT ว่า time1.nimt.or.th, time2.nimt.or.th และ time3.nimt.or.th บทความเดียวกันระบุว่าการซิงโครไนซ์กับเซิร์ฟเวอร์เหล่านี้ทำให้ได้เวลามาตรฐานของไทยที่สอบกลับไปยัง UTC(NIMT) ได้โดยไม่เสียค่าใช้จ่าย และความแม่นยำดีกว่า 30 มิลลิวินาที ขึ้นอยู่กับปริมาณการใช้งานอินเทอร์เน็ต นี่เป็นคำอธิบาย ณ ปี 2018 และบทความนี้ไม่สามารถยืนยันข้อกำหนดบริการอย่างเป็นทางการในปัจจุบันได้ ตัวเลข 30 มิลลิวินาทีก็เป็นแนวทาง ณ เวลานั้น ไม่ควรนำไปใช้ออกแบบในฐานะค่ารับประกัน เราเห็นว่าแนวทางที่ปลอดภัยคือตั้งค่าอุปกรณ์ด้วยชื่อโฮสต์แทนที่อยู่ IP และวัดความแม่นยำจริงบนเครือข่ายของตนเอง

บทความเดียวกันยังระบุว่าระบบเวลาของกรมอุทกศาสตร์ กองทัพเรือ (HDRTN) เชื่อมโยงกับ UTC(NIMT) และให้บริการแสดงนาฬิกาบนเว็บและบริการบอกเวลาทางโทรศัพท์หมายเลข 1811

เมื่อจำเป็นต้องอธิบายการสอบกลับได้ของเวลา (สอบกลับไปยังมาตรฐานแห่งชาติใดได้) โครงสร้างที่ใช้ GM จาก GNSS เป็นหลัก และใช้เซิร์ฟเวอร์ของ NIMT เป็นเส้นทางที่ 2 สำหรับเปรียบเทียบ เราเห็นว่าเป็นหนึ่งในทางเลือกที่มีน้ำหนักสำหรับโรงงานในประเทศไทย

เขตเวลาของไทย: UTC+7 ไม่มีเวลาออมแสง

ในฐานข้อมูล tz ของ IANA ซึ่งเป็นข้อมูลมาตรฐานโดยพฤตินัยของเขตเวลาทั่วโลก Asia/Bangkok เป็น UTC+7 ตั้งแต่เดือนเมษายน 1920 และไม่มีกฎเวลาออมแสง ดังที่กล่าวไว้ บทความนี้แนะนำให้จัดเก็บเป็น UTC และแสดงผลเป็น UTC+7 อย่างไรก็ตาม หากระบบเวลาปะปนกันที่จุดใดจุดหนึ่ง ไม่ว่าจะเป็นการออกแบบฐานข้อมูล รายงาน การส่งออกบันทึก หรือการเชื่อมต่อระหว่าง Historian กับ MES จะเกิดบันทึกที่คลาดไป 7 ชั่วโมง สิ่งสำคัญคือเขียนในเอกสารข้อกำหนดของแต่ละอินเทอร์เฟซว่า “ส่วนใดเป็น UTC และส่วนใดเป็นเวลาท้องถิ่น”

ขอบเขตของกฎระเบียบ

ข้อกำหนดของ FDA และ EU GMP ที่กล่าวไว้ จำกัดเฉพาะโรงงานที่ส่งผลิตภัณฑ์ที่อยู่ภายใต้การกำกับไปยังสหรัฐฯ หรือสหภาพยุโรป ไม่ได้ใช้กับโรงงานในประเทศไทยทั้งหมด และทั้งสองไม่ได้กำหนดความแม่นยำของเวลา

สิ่งที่ควรระวังในการดำเนินงานในพื้นที่

ต่อจากนี้เป็นมุมมองของบทความนี้

• กำหนดผู้รับผิดชอบเรื่องเวลา: การซิงโครไนซ์เวลาเป็นงานที่มักตกอยู่ตรงรอยต่อระหว่าง IT กับฝ่ายควบคุม หาก GM และเซิร์ฟเวอร์ NTP เป็นของ IT สวิตช์ PTP เป็นของฝ่ายควบคุม และการตั้งค่า PLC เป็นของผู้ผลิตอุปกรณ์ ก็อาจไม่มีใครดูภาพรวมเลย การแต่งตั้งผู้รับผิดชอบ 1 คนในระดับโรงงานยังทำให้ชัดเจนว่าสัญญาณเตือนจากการเฝ้าติดตามควรส่งไปที่ใด
• การบำรุงรักษาเสาอากาศบนหลังคา: เสาอากาศและสายเป็นส่วนที่เสียหายง่ายจากฝน ความร้อน และงานก่อสร้าง ควรกำหนดรอบการตรวจและขั้นตอนการกู้คืนเมื่อเสียหาย (ชิ้นส่วนสำรอง ช่องทางติดต่อบริษัทบำรุงรักษา)
• ลำดับการเริ่มระบบหลังไฟดับ: หลังไฟดับ หาก PLC หรืออุปกรณ์เริ่มทำงานก่อน GM อาจประทับบันทึกด้วยเวลาที่ไม่ถูกต้องอยู่ระยะหนึ่ง ควรกำหนดลำดับการเริ่มระบบ และวิธีจัดการบันทึกจนกว่าจะซิงโครไนซ์
• เอกสาร 3 ภาษา: การเตรียมนโยบายด้านเวลา ความหมายของสัญญาณเตือนจากการเฝ้าติดตาม และขั้นตอนการกู้คืนเป็นภาษาไทย ญี่ปุ่น และอังกฤษ ช่วยให้รับมือได้เร็วขึ้นในเวลากลางคืนและวันหยุด

12 รายการที่ควรเขียนใน RFP ระบบซิงโครไนซ์เวลา

ต่อไปนี้เป็นรายการขั้นต่ำเกี่ยวกับการซิงโครไนซ์เวลาที่ควรเขียนไว้เมื่อขอใบเสนอราคาจากผู้ผลิตอุปกรณ์หรือผู้รวมระบบ

1. ความแม่นยำที่ต้องการในแต่ละการใช้งาน: การใช้งาน บันทึกที่ต้องการเปรียบเทียบ ความแม่นยำสัมพัทธ์และสัมบูรณ์ และเหตุผล (การคำนวณแบบโมเดลสมมติของบทความนี้)
2. แหล่งเวลา: GNSS แหล่งเวลาทางเครือข่าย เช่น NIMT ความซ้ำซ้อน และวิธีเปรียบเทียบ
3. Grandmaster Clock: ระดับของออสซิลเลเตอร์ ข้อกำหนด holdover (รวมเงื่อนไขของผู้ผลิต) โครงสร้างแบบซ้ำซ้อน แหล่งจ่ายไฟ
4. วิธีกระจายเวลา: การแบ่งใช้ NTP และ PTP โปรไฟล์ PTP (IEEE 1588 แบบใช้งานทั่วไป, IEEE 802.1AS, IEC/IEEE 60802, IEC/IEEE 61850-9-3 สำหรับระบบไฟฟ้า เป็นต้น)
5. อุปกรณ์เครือข่าย: การรองรับ BC และ TC ของสวิตช์บนเส้นทาง การประทับเวลาด้วยฮาร์ดแวร์ การตั้งค่า VLAN และลำดับความสำคัญ
6. การรองรับของอุปกรณ์ปลายทาง: รายการวิธีซิงโครไนซ์และความแม่นยำของ PLC, IPC, HMI, เครื่องตรวจสอบ, กล้อง และเซิร์ฟเวอร์แต่ละตัว
7. นโยบาย timestamp: จะถือ SourceTimestamp หรือ ServerTimestamp เป็นค่าหลัก ตำแหน่งที่ประทับเวลา การจัดเก็บเป็น UTC และการแสดงผลเป็น UTC+7
8. การจัดการอธิกวินาทีและเวลา GNSS: การจัดการตัวบ่งชี้อธิกวินาที การแก้ผลต่างระหว่างเวลา GPS กับ UTC
9. ความปลอดภัย: การรองรับ NTS การตรวจจับความผิดปกติของ GNSS การแบ่งแยกเครือข่าย พอร์ตไฟร์วอลล์ (UDP 123, TCP 4460)
10. การเฝ้าติดตามและบันทึก: บันทึกและสัญญาณเตือนของค่าออฟเซ็ต สถานะการซิงโครไนซ์ และการสลับ GM ระยะเวลาเก็บบันทึก และวิธีส่งต่อข้อมูลการเฝ้าติดตาม
11. รายการ FAT/SAT และเกณฑ์การยอมรับ: เขียนวิธีทดสอบและการตัดสินผ่าน โดยอ้างอิงตารางในหัวข้อถัดไป
12. การบำรุงรักษาและการสนับสนุนในพื้นที่: ช่องทางบำรุงรักษาในประเทศไทย เวลาตอบสนองเมื่อเสาอากาศหรือ GM ขัดข้อง เอกสารภาษาไทย ญี่ปุ่น และอังกฤษ การฝึกอบรม

ข้อที่สำคัญเป็นพิเศษคือข้อ 1, 6 และ 7 หากไม่เขียนข้อ 1 ข้อเสนอจะเอียงไปทาง “PTP ความแม่นยำสูง” หรือ “NTP ก็พอ” จนเปรียบเทียบกันไม่ได้ หากไม่เขียนข้อ 6 อาจติดตั้ง GM และสวิตช์ไปแล้วจึงพบว่า PLC ที่สำคัญไม่รองรับ PTP หากไม่เขียนข้อ 7 จะเหลือสภาพที่นาฬิกาตรงกันแต่ความหมายของเวลาในบันทึกไม่ตรงกัน หากสั่งซื้อพร้อมกับการปรับปรุง SCADA ดูเพิ่มเติมได้ที่ “SCADA สำหรับโรงงานไทย: คู่มือ RFP, FAT/SAT และ TCO”

สิ่งที่ต้องตรวจสอบใน FAT/SAT ระบบซิงโครไนซ์เวลา

ในการทดสอบก่อนส่งมอบจากโรงงานผู้ผลิต (FAT) และการทดสอบ ณ สถานที่หลังติดตั้ง (SAT) สิ่งที่ต้องยืนยันไม่ใช่ความแม่นยำในแค็ตตาล็อก แต่คือ “บนเครือข่ายของเรา อุปกรณ์ใดตรงกันเท่าใด” “รู้ตัวหรือไม่เมื่อหลุด” และ “อธิบายบันทึกในช่วงที่หลุดได้หรือไม่”

ตัวเลขของเกณฑ์การยอมรับต่างกันตามการใช้งานของแต่ละโรงงาน จึงควรกำหนดไว้ตั้งแต่ขั้น RFP รายการสุดท้าย “ความสามารถในการอธิบายบันทึก” อาจเป็นรายการทดสอบที่ไม่ค่อยพบ แต่เป็นแกนหลักของบทความนี้โดยตรง เราเห็นว่าการลองทำสักครั้งตอนรับมอบ โดยนึกถึงสถานการณ์การตรวจประเมินและการสอบสวนของเสีย มีคุณค่ามาก

แผน 90 วันสำหรับการติดตั้งระบบซิงโครไนซ์เวลาในโรงงาน

วันที่ 0 ถึง 30: จัดระเบียบการใช้งานและสำรวจนาฬิกา

• ระบุการใช้งานที่เวลามีผล เช่น การสอบสวนของเสีย การวิเคราะห์สัญญาณเตือน และการตรวจประเมิน แล้วกำหนดคู่ของบันทึกที่ต้องการเปรียบเทียบ
• ทำรายการอุปกรณ์ในโรงงานที่มีนาฬิกา และตรวจสอบแหล่งเวลา วิธีซิงโครไนซ์ และความคลาดในปัจจุบันของแต่ละตัว
• แทนโมเดลสมมติของบทความนี้ด้วยความเร็วสายการผลิตของตนเอง และร่างความแม่นยำที่ต้องการในแต่ละการใช้งาน

วันที่ 31 ถึง 60: ออกแบบวิธีและทดลองใน 1 สายการผลิต

• กำหนดแหล่งเวลา (GNSS, NIMT เป็นต้น) โครงสร้าง GM และข้อกำหนด holdover และการแบ่งใช้ NTP กับ PTP
• จัดทำนโยบาย timestamp เป็นเอกสาร (ตำแหน่งที่ประทับเวลา การจัดเก็บเป็น UTC และการแสดงเป็นเวลาท้องถิ่น)
• ในสายการผลิตที่ต้องการความแม่นยำสูงสุด ตรวจสอบการรองรับของอุปกรณ์เดิม และทดลองวัดค่าออฟเซ็ต

วันที่ 61 ถึง 90: จัดทำ RFP และเกณฑ์การรับมอบ

• เขียน 12 รายการของ RFP และกำหนดรายการ FAT/SAT พร้อมเกณฑ์การยอมรับ
• กำหนดรายการเฝ้าติดตาม ปลายทางของสัญญาณเตือน ผู้รับผิดชอบ และขั้นตอนการกู้คืน
• จัดทำขั้นตอนการทดสอบการสูญเสีย GNSS และการกลับมาทำงานหลังไฟดับ

ผลงาน 6 อย่างที่ควรมีในมือเมื่อจบ 90 วัน ได้แก่ (1) ความแม่นยำที่ต้องการในแต่ละการใช้งานพร้อมเหตุผล (2) รายการอุปกรณ์ที่มีนาฬิกาและความคลาดในปัจจุบัน (3) การออกแบบแหล่งเวลาและวิธีกระจายเวลา (4) นโยบาย timestamp (5) RFP และเกณฑ์ FAT/SAT และ (6) ขั้นตอนการเฝ้าติดตามและการดำเนินงาน

คำถามที่พบบ่อย

การซิงโครไนซ์เวลาในโรงงานคืออะไร และทำไมจึงจำเป็น?

คือกลไกที่คอยปรับนาฬิกาของ PLC, SCADA, Historian, MES, เครื่องตรวจสอบ และอุปกรณ์อื่นในโรงงานให้ตรงกับแหล่งอ้างอิงเดียวกันอยู่เสมอ ในกระบวนการที่เขียนหมายเลขผลิตภัณฑ์ลงในบันทึกของอุปกรณ์โดยตรงไม่ได้ เวลาจะเป็นกุญแจที่เชื่อมบันทึกเข้าด้วยกัน หากนาฬิกาเลื่อน อาจไปดูบันทึกของผลิตภัณฑ์อื่นตอนสอบสวนของเสีย หรือเข้าใจลำดับของสัญญาณเตือนผิด สิ่งที่สำคัญกว่าตัวเลขความแม่นยำคือการอธิบายได้ว่าบันทึกใดประทับด้วยนาฬิกาใด และคลาดเคลื่อนเท่าใด

ความแตกต่างระหว่าง PTP และ NTP คืออะไร?

NTP เป็นวิธีที่กำหนดไว้ใน RFC 5905 ทำงานบนเครือข่าย IP ทั่วไป และอุปกรณ์จำนวนมากรองรับ RFC อธิบายว่าไคลเอนต์ทั่วไปบน LAN ความเร็วสูงอยู่ภายในหลายร้อยไมโครวินาที ส่วน PTP (IEEE 1588-2019) เป็นวิธีที่บทคัดย่อของมาตรฐานระบุว่ามุ่งการซิงโครไนซ์ในช่วงต่ำกว่าไมโครวินาทีโดยใช้ทรัพยากรน้อย และในเครือข่ายที่ออกแบบอย่างเหมาะสมก็อาจทำได้ถึงระดับต่ำกว่านาโนวินาที โดยสวิตช์ที่รองรับ PTP และการประทับเวลาด้วยฮาร์ดแวร์มีผลมาก ทั้งสองเป็นคำอธิบายค่าทั่วไปหรือความเป็นไปได้ จึงควรกำหนดความแม่นยำที่ต้องการจากการใช้งานก่อน แล้วเลือกโดยวัดบนเครือข่ายของตนเอง การกระจายทั้งสองแบบจากแหล่งเวลาเดียวกันก็เป็นทางเลือกที่เหมาะสมในทางปฏิบัติ

การซิงโครไนซ์เวลาในโรงงานต้องการความแม่นยำเท่าใด?

ขึ้นอยู่กับการใช้งาน ในโมเดลสมมติของบทความนี้ เมื่อใช้ 1 ใน 10 ของช่วงห่างระหว่างชิ้นเป็นค่ายอมรับระหว่างอุปกรณ์ ได้แนวทางเป็น 50 มิลลิวินาทีต่ออุปกรณ์สำหรับสาย 60 ชิ้นต่อนาที 5 มิลลิวินาทีสำหรับ 600 ชิ้นต่อนาที และ 500 ไมโครวินาทีสำหรับ 6,000 ชิ้นต่อนาที นี่เป็นการคำนวณตามกฎสมมติของบทความนี้ ไม่ใช่มาตรฐานของอุตสาหกรรม โปรดคำนวณใหม่ด้วยความเร็วสายการผลิตของตนเองและคู่ของบันทึกที่ต้องการเปรียบเทียบ แม้ในโรงงานที่อยู่ภายใต้การกำกับ กฎระเบียบของ FDA และ EU GMP ก็ไม่ได้กำหนดตัวเลขความแม่นยำ

ควรเลือก Grandmaster Clock อย่างไร?

ความแตกต่างที่ใหญ่ที่สุดอยู่ที่สมรรถนะ holdover เมื่อสูญเสีย GNSS ตามค่าที่บริษัท Meinberg ประกาศ การเลื่อนหลัง 24 ชั่วโมงต่างกันมาก คือ ±4.3 มิลลิวินาทีสำหรับ TCXO และ ±800 นาโนวินาทีสำหรับรูบิเดียม (ภายใต้เงื่อนไข เช่น อุณหภูมิคงที่) ประเมินว่าตั้งแต่ GNSS หยุดจนกู้คืนได้อาจใช้เวลากี่วัน แล้วเลือกออสซิลเลเตอร์จากการเลื่อนที่ยอมรับได้ในช่วงนั้น นอกจากนี้ ควรตรวจโปรไฟล์ PTP และ NTP ที่รองรับ ความซ้ำซ้อน ฟังก์ชันการเฝ้าติดตาม การตรวจจับความผิดปกติของ GNSS และความสะดวกในการติดตั้งเสาอากาศ

ควรทำอย่างไรเมื่อใช้ GNSS ไม่ได้?

ประคองด้วย holdover ของ GM พร้อมเตรียมแหล่งเวลาทางเครือข่ายไว้เป็นเส้นทางที่ 2 ในประเทศไทย NIMT ให้บริการเซิร์ฟเวอร์เวลา และบทความปี 2018 ได้แนะนำชื่อโฮสต์ เช่น time1.nimt.or.th การรบกวนคลื่นวิทยุต่อ GNSS ถูกมองว่าเป็นความเสี่ยงจริงในภาคการบินของเอเชียแปซิฟิก ในโรงงาน การเตรียมกลไกที่เปรียบเทียบแหล่งเวลาหลายแหล่งและส่งสัญญาณเตือนเมื่อค่าต่างกันมาก พร้อมกลไกที่บันทึกว่าเข้าสู่ holdover เมื่อใด จะช่วยให้อธิบายบันทึกในช่วงที่เวลาหลุดได้

ค่าใช้จ่ายในการติดตั้งระบบซิงโครไนซ์เวลาเป็นอย่างไร?

ค่าใช้จ่ายเปลี่ยนไปมากตามความแม่นยำที่ต้องการ (หากใช้ PTP สวิตช์และอุปกรณ์ต้องรองรับหรือไม่) จำนวน GM และระดับของออสซิลเลเตอร์ ขอบเขตของความซ้ำซ้อน การติดตั้งเสาอากาศ (ระยะเดินสายจากหลังคา) ความจำเป็นในการเปลี่ยนอุปกรณ์ที่ไม่รองรับ PTP ระบบเฝ้าติดตาม และขอบเขตของการทดสอบรับมอบ บทความนี้ไม่ได้แสดงจำนวนเงิน เนื่องจากไม่มีข้อมูลราคาจากแหล่งปฐมภูมิ เริ่มจากจัดทำความแม่นยำที่ต้องการในแต่ละการใช้งานและรายการอุปกรณ์ที่มีนาฬิกา จะช่วยให้เห็นว่าควรลงทุนตรงไหน ไม่จำเป็นต้องยกทุกสายการผลิตขึ้นไปที่ความแม่นยำสูงสุด

สรุป

• คุณค่าของการซิงโครไนซ์เวลาในโรงงานไม่ใช่ตัวเลขความแม่นยำ แต่คือการอธิบายได้ว่า “บันทึกใดถูกประทับเวลาด้วยนาฬิกาใด และคลาดเคลื่อนได้เท่าใด”
• กำหนดความแม่นยำที่ต้องการจากการใช้งาน โดยแยกผลต่างระหว่างอุปกรณ์ภายในโรงงาน (สัมพัทธ์) กับผลต่างจาก UTC (สัมบูรณ์)
• NTP และ PTP อาจไม่ได้ความแม่นยำตามที่มาตรฐานอธิบายบนเครือข่ายของเรา การกระจายทั้งสองแบบจากแหล่งเวลาเดียวกันตามการใช้งานเป็นทางเลือกที่เหมาะสมในทางปฏิบัติ
• เลือก GM ด้วยสมรรถนะ holdover เมื่อสูญเสีย GNSS ตามค่าที่บริษัท Meinberg ประกาศ (ภายใต้เงื่อนไข เช่น อุณหภูมิคงที่) การเลื่อนหลัง 24 ชั่วโมงคือ ±4.3 มิลลิวินาทีสำหรับ TCXO และ ±800 นาโนวินาทีสำหรับรูบิเดียม เมื่อคำนวณแล้วต่างกันมากกว่า 5,000 เท่า
• สำหรับ timestamp ให้กำหนดว่าประทับที่ใดด้วยนาฬิกาใด แยก SourceTimestamp กับ ServerTimestamp ของ OPC UA จัดเก็บเป็น UTC และแสดงผลเป็น UTC+7
• ในโมเดลสมมติ แนวทางคือ 5 มิลลิวินาทีต่ออุปกรณ์สำหรับสาย 600 ชิ้นต่อนาที และ 500 ไมโครวินาทีสำหรับ 6,000 ชิ้นต่อนาที และความคลาด 2 วินาทีทำให้เชื่อมผิดถึง 200 ชิ้นในสาย 6,000 ชิ้นต่อนาที
• ใช้ NTS การตรวจจับความผิดปกติของ GNSS การเปรียบเทียบแหล่งเวลาหลายแหล่ง และการเฝ้าติดตามและบันทึกค่าออฟเซ็ต เพื่อให้รู้ตัวเมื่อเวลาหลุดและอธิบายได้
• ในการรับมอบ ให้ยืนยันการสูญเสีย GNSS การกลับมาทำงานหลังไฟดับ timestamp ของ OPC UA UTC กับเวลาท้องถิ่น และความสามารถในการอธิบายบันทึก ภายใต้เงื่อนไขของตนเอง

TOMAS TECH ให้คำปรึกษาแก่โรงงานของบริษัทญี่ปุ่นในประเทศไทย ตั้งแต่ขั้นพิจารณา เช่น การจัดระเบียบความแม่นยำที่ต้องการในแต่ละการใช้งาน และการสำรวจนาฬิกาและแหล่งเวลาของอุปกรณ์ที่มีอยู่ ไปจนถึงการออกแบบแหล่งเวลาและเครือข่าย การจัดทำ RFP การเข้าร่วม FAT/SAT และการจัดทำนโยบาย timestamp ร่วมกับ SCADA, Historian และ MES ที่มีอยู่ แม้อยู่ในขั้นที่ “ยังไม่ถึงเวลาเลือกอุปกรณ์ แต่อยากจัดระเบียบว่านาฬิกาในโรงงานของเราเป็นอย่างไรอยู่ตอนนี้” ก็ติดต่อเราได้ทางแบบฟอร์มติดต่อ

แหล่งข้อมูลอ้างอิง

• IEEE 802.1 “IEC/IEEE 60802 TSN Profile for Industrial Automation”: https://1.ieee802.org/tsn/iec-ieee-60802/
• Normservis “IEC/IEEE 60802 ed.1.0” (29 มิถุนายน 2026): https://eshop.normservis.sk/norma/iec-ieee-60802-ed-1-0-29.6.2026.html
• IEEE “IEEE 802.1AS-2020 Timing and Synchronization for Time-Sensitive Applications”: https://standards.ieee.org/ieee/802.1AS/7121/
• IEEE 802.1 “802.1AS-2025 Revision”: https://1.ieee802.org/maintenance/802-1as-2025-revision-timing-and-synchronization-for-time-sensitive-applications/
• IEEE “IEEE 1588-2019 Precision Clock Synchronization Protocol”: https://standards.ieee.org/ieee/1588/6825/
• IEEE “IEC/IEEE 61850-9-3-2016”: https://standards.ieee.org/ieee/61850-9-3/6167/
• IETF “RFC 5905 Network Time Protocol Version 4” (มิถุนายน 2010): https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc5905.html
• IETF “RFC 8915 Network Time Security for the Network Time Protocol” (กันยายน 2020): https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc8915.html
• IETF “draft-ietf-ntp-ntpv5”: https://datatracker.ietf.org/doc/draft-ietf-ntp-ntpv5/
• H3C “Network Management and Monitoring Configuration Guide (PTP)”: https://www.h3c.com/en/d_202502/2358140_294551_0.htm
• Meinberg “Oscillator Options for Meinberg GNSS Receivers”: https://www.meinbergglobal.com/english/specs/gpsopt.htm
• NIST “IR 8323r1 Foundational PNT Profile” (มกราคม 2023): https://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/ir/2023/NIST.IR.8323r1.pdf
• OPC Foundation “OPC UA Part 4 v1.05 7.11 DataValue”: https://reference.opcfoundation.org/Core/Part4/v105/docs/7.11
• Cornell Law School LII “21 CFR § 11.10 Controls for closed systems”: https://www.law.cornell.edu/cfr/text/21/11.10
• European Commission “EudraLex Volume 4 Annex 11: Computerised Systems”: https://health.ec.europa.eu/system/files/2016-11/annex11_01-2011_en_0.pdf
• ECA Academy “Drafts of EU GMP Guideline Annex 11, Annex 22 and Chapter 4 released for comment”: https://www.gmp-compliance.org/gmp-news/drafts-of-eu-gmp-guideline-annex-11-annex-22-and-chapter-4-released-for-comment
• BIPM “CGPM 2022 Resolution 4”: https://www.bipm.org/en/cgpm-2022/resolution-4
• BIPM “Convocation of the 28th CGPM (2026)”: https://www.bipm.org/documents/d/guest/cgpm-2026-convocation-en
• IERS “Bulletin C”: https://datacenter.iers.org/data/latestVersion/bulletinC.txt
• ICAO APAC “DGCA-61 Information Paper (Indonesia)”: https://www.icao.int/sites/default/files/APAC/Meetings/2026/2026%20DGCA61/Agenda%20Item04-Air%20Navigation/61-IP-04-03-IDN-STRENGTHENING-REGIONAL-COLLABORATION-TO-ADDRESS-GNSS-RFI.pdf
• ICAO APAC “APRAST/25 WP/05”: https://www.icao.int/sites/default/files/APAC/Meetings/2026/2026%20APRAST25/03%20-%20Working%20Papers/WP-05%20-%20Agenda%20Item%204%20-%20Presented%20by%20the%20Secretariat.pdf
• NIMT “ห้องปฏิบัติการเวลาและความถี่” (ภาษาไทย): https://www.nimt.or.th/main/?p=33340
• ECTI E-magazine Vol.12 No.1 (มกราคม ถึง มีนาคม 2018, บทความเกี่ยวกับบริการเวลาของ NIMT): https://ecti-thailand.org/wp-content/uploads/2020/08/MagazineJanMar2018-1.pdf
• IANA tz database “asia”: https://raw.githubusercontent.com/eggert/tz/main/asia