(文章來源:中國工控網)
工業物聯網被視為下一代制造系統的骨干架構,透過OT與IT的串連,讓制造系統中各環節的信息可以被完整擷取并無縫串流,從而達到智能制造愿景。
2011年德國總理梅克爾宣布啟動工業4.0后,全球制造業開始掀起智能化浪潮,包括中國的中國制造2025、美國的網宇實體系統(Cyber-Physical System, CPS)、日本的產業重振計劃等,除了政府機關外,產業界也開始積極布局,透過工業物聯網的建置,鏈結IT與OT系統,整合制造現場的操作系統與企業端的信息系統。
同樣的情況也出現在OT系統的工業通訊部分,工業網絡從無到有的確是歷程艱辛。工業網絡不如商業網絡的發展迅速有兩點因素,首先是成本考慮:要建置網絡必須花上一筆費用,尤其是針對一些低階或是非電子類的設備來說,目前網絡設備價格雖已逐漸平實,但對規模不大的廠商來說仍是一筆負擔。
工業網絡標準太多,各工控設備廠商從自身利益考慮,力推自家的網絡規格,協商標準統一時,往往不肯犧牲利益而讓步。不同的網絡協議各有特點和其存在的環境和價值,而當技術不斷地被創新,新的協議持續誕生,使用者往往無所適從,擔心一但選用了其中一種協議后,會受制于特定廠商。
在智能化趨勢下,新世代的工業網絡開始啟動,現在OT系統的通訊設計必須包括數字化、雙向、多站等特色。整體來說,現在的發展主要有3種現場總線(Fieldbus)模式:第一種是專用、封閉型,規范由各家公司自行研制,往往是針對某一特定應用領域而設,效率也是最高,但是在相互連接時就會顯得各項指標參差不齊,推廣與維護都比較難以協調。此類專用型工業網絡有三個發展方向,第一是走向開放型,使它成為標準,二是繼續封閉系統,保持原占有率,三則是設計專用的網關與開放型網絡連接。
網絡在一般IT領域已蔚然成林,技術成熟度已然足夠,在OT系統上的應用則仍有成長空間,不過近年來借助智能制造風潮帶起的工業物聯網,則將加快其發展速度。就目前來看,OT與IT系統所使用的通訊設備有些許程度差異,工業用的通訊設備在設計上會更重視環境的適應度,包括溫度、濕度、防塵、防震等,都比IT的規格更嚴苛。盡管如此,仍有廠商將一般IT設備使用于工業環境,不過如此一來輕則訊號容易傳遞出錯,重則機臺當機、產線停滯,因此廠商要建置工業網絡環境時,最好還是透過系統整合廠商做整體規畫,以免因小失大。
除了上述的三種傳統的Fieldbus外,以太網絡在近年被大舉導入OT領域,尤其在工業物聯網架構中,更成為工業通訊不可或缺的一環。在整體工業環境中,目前仍以Fieldbus作為現場層與控制層之間的鏈接,但在工業物聯網系統中,OT架構還往上擴增了操作層與管理層并連接到IT端,而觀察目前發展,云端會是主要整合的平臺。
從架構面來看,工業物聯網是由四層產業的產業鏈組成。第一層為IoT感知層,感知需要大量的感知設備(Sensing Devices),而感知設備之間的溝通技術逐漸發展成以無線為主。第二層是嵌入式平臺產業(Embedded),它是一種感知的邊緣(Edge),物聯網一定是先感知,然后到Edge邊緣。第三層是產業應用,第四層是云服務,物聯網的云服務是服務「物」的,應用在工廠、物流、零售等,想要把各個場域的感知器連起來,就會需要相關軟件程序在其中進行大量的運算與整合,協助數據的分析與應用。
研華技術官楊瑞祥表示,前端的資料搜集與整合大多是依靠硬件,后端的分析與處理則是軟件為重,他以研華推出的WISE-PaaS平臺為例,此平臺串連四層架構,主要由WISE-PaaS/EdgeSense提供設備聯網與無線感測整合的軟件服務,透過WISE-PaaS/WISE Agent數據擷取串接傳感器進行數據匯流,與IoT邊緣智慧服務器(Edge Intelligence Server, EIS)做初步智慧化分析后,WISE-PaaS/EnSaaS鏈接云端部署進行指令實時下達,實現物聯網端到云的快速溝通串流,讓數據從搜集到歸納,再串連到云端一氣呵成。
物聯網時代透過云端與網絡協助整合信息已經成為常態,楊瑞祥指出,工業物聯網未來將從硬件為主的功能導向,走向軟硬整合的數據驅動發展,透過整合的云平臺將數據分析工作變得更加簡便;另外,因應產業的不斷變動包括規格、標準、產業需求、新興應用等,WISE平臺也非常強調彈性Design for EvoluTIon概念,期待能透過彈性化的架構與更新機制,滿足客戶對于上述變動的需求。
由于未來工業物聯網應用層面將會不斷擴大,每個不同的垂直產業差異性很大,楊瑞祥強調,WISE與大型的云服務平臺兼容互補,并不是競爭的關系;研華的云服務可以橫跨支持不同的平臺,盡管現在大部分的業務模式還是以硬件計價,但軟件的搭配已經不可或缺。平均而言,單純硬件銷售的毛利都非常低,與軟件有關的云服務營收貢獻盡管不高,但卻擁有高毛利的特性,部分廠商云服務占營收9%,但卻貢獻70%的利潤。
另外,由于物聯網應用的碎片化特性,大型云平臺對于個別產業的特殊需求較難滿足,研華從工業計算機的本業出發,針對IIoT發展許多產業專業應用模塊,同時,WISE平臺也強調在線/線下整合的便利性,與不同的系統整合伙伴還有客戶進行深入合作,利用物聯網找出產業價值,建立、強化核心競爭力,協助客戶技術與產品營銷全球。
(責任編輯:fqj)
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