账号:
密码:
CTIMES / 文章 /   
技术与产品齐备 工业物联网蓄势待发
 

【作者: 王明德】2018年12月19日 星期三

浏览人次:【2735】
  

工业4.0带来智慧制造浪潮,工业物联网架构在制造业快速启动,而从目前态势来看,制造业市场由两类厂商竞逐,一种是传统的自动化厂商,例如欧美系西门子、洛克威尔或日系的三菱,另一类则是以IT技术为主的工业电脑厂商,像是研华、凌华等,这两大阵营在工业物联网领域都已有完整布局。


开放性架构 加速系统整合

传统制造设备由於发展时间久,品质与稳定度都有一定水准,加上这些国际大厂企业规模庞大,产品线丰富,都可针对特定产业提出完整解决方案,因此绝大多数大型制造商如汽车制造、LCD等,都会采用这类厂商产品。


至於工业电脑厂商情况则相反,电脑技术跨入工业控制领域,大约是近20年左右的事,发展时间无法与传统自动化技术相比,加上PC长期以来给人的印象多是容易当机、系统不稳定等印象,因此在初期,抱持疑虑不愿意导入的厂商相当多,後来在相关技术的改善与工业电脑厂商的长期耕耘下,PC Based控制器才逐渐打开市场,不过即便如此,在大型制造领域,仍是传统自动化厂商的天下,工业电脑还是不容易切入,只能往中小型工控系统发展。



图1 : 国际大厂企业可针对特定产业提出完整解决方案,因此绝大多数大型制造商像是汽车制造,都会采用这类厂商产品。(Source:The Verge)
图1 : 国际大厂企业可针对特定产业提出完整解决方案,因此绝大多数大型制造商像是汽车制造,都会采用这类厂商产品。(Source:The Verge)

在此状况下,工业电脑开始开拓其他市场,将PC Based控制技术延伸到其他垂直产业,像是交通、医疗、博弈等,虽然工控目前仍占所有工业电脑厂商绝大部分出货比例,不过各业者在不同垂直产业所投注的资源,都已快速增加,就此可以看出目前市场概况,大型制造系统主要以传统自动化技术为主,中小型系统与其他垂直产业,则是工业电脑的市占率已与日俱增。


无论规模大小或应用领域,各种系统这几年都开始走向整合化,尤其是诉求IT与OT整合的工业物联网,就技术面来看,工业电脑采用IT技术,属开放性架构,亦即标准与规格制定後即公开,让有意投入者有一定的规格范本可依循,因此与IT系统的相容性十足,在工业物联网中,要将彼此之间整合并非难事,至於传统自动化厂商,虽然多已大量导入IT技术,但多数大厂的通讯标准规格仍各走各的,像是欧系的西门子、日系的三菱等都是如此,若要导入工业物联网,必须在系统中加以转换桥接,才能让不同厂商的产品得以整合,不过这些大厂都提供了完整解决方案,只要采用同一厂商产品,在整合方面都不是问题。


IT相容特性 加速工业电脑整合

IT技术跨入制造业领域,让整个市场与技术都有了与以往不同的面貌,IT的标准一致开放性架构,大幅降低跨入门槛,就发展态势来看,工业电脑在工业物联网已是不可或缺的要角。


IT技术的高度相容性,加速了与OT系统的整合速度,而未来工业物联网系统的整合发展会有几个趋势,在硬体面,边缘运算、远端监控 I/O 技术、工业通讯这三者所扮演的角色将会越来越重,而硬体产品都必须藉由软体串连,至於外在规范,节能则是重点考量,整体归纳来看,边缘运算、远端监控、工业通讯、设备预诊、软体能力、节能设计这6种趋势,将会是工业电脑在工业物联网的趋势。


透过系统内不同设备的相互串连,让资讯顺畅流动,藉此提升设备价值,最终目标都是为了让工业物联网系统更具智慧,让制造现场中的所有事件、细节都可被侦测、量衡,进而提供一个更隹化生产环境,以平板电脑为例,当年平板电脑问世时,主要是作为消费性市场的个人化应用,後来应用触角快速延伸,在制造、零售、物流、车载等各种垂直领域崭露头角,作为主系统的终端延伸。


在制造业中,要让平板电脑能与工业物联网主系统互连无碍,就必须以强化运算能力,设计无线网路功能与I/O埠串连制造系统的周边设备,最後再用软体将之互连,使资讯流通无碍,为了配合使用地区的节能法规,这套系统还必须设计成低功耗、无铅,这种案例就包括了工业电脑未来的整合趋势。


软体加持 系统加值

在工业物联网系统中,硬体向来是工业电脑厂商的强项,设计出稳定且合??客户需求的产品,是各工业电脑厂商的吃饭工具,对一般业者来说虽不容易,对他们来说则是家常便饭。因此在市场中,要让自己的产品更有价值,必须透过软体的加持,让硬体系统得以打通任督二脉,顺畅交流资讯。



图2 : 在工业物联网概念下,设备运转时资料也同时被记录,透过预警避免临时停机的情事发生。(Source:Advanced Engineering Technologies)
图2 : 在工业物联网概念下,设备运转时资料也同时被记录,透过预警避免临时停机的情事发生。(Source:Advanced Engineering Technologies)

为了提升硬体价值,现在的台湾工业电脑厂商也开始在软体布局加码,都设置了软体部门,由於在工业物联网架构中,SCADA是必要软体,因此无论是自行研发、代理或异业合作,各厂商都会强化与SCADA的链接。


与硬体规格相同,工业电脑厂商的工业物联网软体也都采开放式架构,让使用者不必重新学习,加上都采Web架构,只要有浏览器,即可进行远端操控,操作人员不必亲临现场即可作业,此外透过浏览器的权限管理,系统中部分功能的变动也不必更改硬体,例如食品厂的饮料配方的改变,只要在网路上进行程式更改即可。


软体加值加上原有的硬体优势,让工业电脑厂商的工业物联网架构可以一体化,同时在系统各阶层的相关配套方案,彼此架构相同,可快速整合出客户所需规格,缩短系统导入时间。


工控大厂积极布局工业物联网

全球制造业大厂方面,各大厂都早有工业连网产品,在工业4.0概念兴起後,也都开始进一步强化这方面的布局,其中旗下产品的软硬体系统整合与云端建置都是重点。以西门子为例,西门子在1996年就针对共同性的整合硬体平台提出解决方案,目的是在於缩短操作介面上所耗费的时间。当年主要是曾针对硬体方面的强化,却没有软体层面,2010年西门子将软硬体进行整合化,重新推出TIA概念,後来也成为该公司各类型产品的设计主轴。


从工业物联网的生命周期来看,大约可分5个时期:1.系统规划与系统设计;


2.试安装;3.实际运转;4.维修保养;5.系统更新。在系统整合概念中,这5个阶段的所有规划,在第一阶段就都必须整合设计进去,例如最後的系统更新,并不一定是一次性的全面汰换,而是在稳定考量下,按照计画一部分一部分的更新,同时系统的延续与相容性也同时考虑,由於制造系统的产品生命周期都相当长,在10年後旧有系统能否与当时的新设备相容,这些在设计初期都必须纳入计画。


维修方面在整合概念下所设计的系统,将使工业物联网的设定功能可以稳定运作,像是生产记录、设备预诊等,过去的作法多半是厂务人员自行规划时间按表维修,以人力方式作业难免会产生疏失或是不周全之处,例如马达虽未达维修时间,但却长期加时运转而产生疲态,导致在维修前故障,造成无预警停机,在工厂中,无预警停机通常会造成大规模的成本损失,在工业物联网概念下的马达,运转时资料也同时被记录,当维修时间或运转时间达到预设值,即会通知厂务人员检修,避免无预警停机情事发生。


工业物联网的两种云端做法

除了整合性概念外,云端平台的建置也是近年来各大工控厂商重要策略。与其他领域的物联网系统厂商相同,工控大厂的工业物联网云端策略也都与异业合作,不过这种合作又分为两种,一种是与大型云端平台厂商合作,像是微软Azure、Google Cloud等,由於微软在工业领域布局的时间比其它云端平台厂商都久,与相关厂商的合作也更紧密,因此包括施耐德、洛克威尔都选择Azure作为工业物联网的云端平台首选,西门子的MindSphere除了Azure外,也可在Amazon的AWS、SAP Cloud Platform及Atos Canopy上运作。另一种则是与在地云端系统厂商合作,像是台湾欧姆龙与宏??云架构(eDC)合作推出的「AIOT解决方案」。



图3 : 云端平台的建置已是近年来各大工控厂商重要决策。(Source:AI Trends)
图3 : 云端平台的建置已是近年来各大工控厂商重要决策。(Source:AI Trends)

工控大厂与大型云端平台的合作方式,都是透过自有的PaaS或SaaS平台,例如西门子的MindSphere、施耐德的EcoStruxure、洛克威尔的FactoryTalk Analytics,再与IaaS云端链结。


至於与在地云端厂商的合作方式,则可共同开发出符合当地厂商的系统功能,以欧姆龙的AIOT方案为例,在此解决方案中,欧姆龙负责提供了OT端的输出入元件与各种装置,透过控制应用组件撷取设备讯号,并将之上传至具边缘运算能力的中继平台,让平台分析数据并将之可视化,平台经过分析学习後,再以固定模型的演算法运算出的关键叁数,并发出指令给控制器,完成底层设备的智慧化运作。


在此运作过程中,所有OT设备都透过联网系统将讯息传送到欧姆龙具有上传数据能力的控制器,此控制器在连结到宏??云架构的SQL伺服器,并由SAFE OT云端平台显示资讯,达到可视化效果,SAFE OT云端平台,则汇集OT设备端的各种讯息,并将之汇整显示为仪表板,让管理者可一目了然掌握产线的所有状态。


观察目前市场发展,无论是工业电脑或全球工控大厂,在工业物联网的技术与产品都已齐备,制造业者要导入以非难事,不过设备供应商指出,现在导入的重点在於企业本身需要知道自己要解决那些问题,系统的建置才有意义,在制造系统中,工业物联网只是工具而非解答,企业必须先行厘清自身需求,才能跨出智慧制造的第一步。


*刊头图(Source:Mojix)


相关文章
智慧浪潮来袭 大厂PLC展开不同布局
EDA跨入云端环境新时代
机器学习实现AI与EDA的完美匹配
Microsoft LUIS语意识别简介
新世代工厂输送系统问世 电驱磁浮解决传统机械困境
comments powered by Disqus
相关讨论
  相关新闻
» 研华首届物联网开发者竞赛 号召全球37所大学较劲开发工业APP
» 工研院与微软携手 共拓AI晶片应用商机
» 研华智慧医疗勇夺国内外大奖 技术创新能力备受肯定
» 西门子落实数位转型 打造工业先锋
» 台日开放式物联网协会成立 推动台日物联网生态系统发展
  相关产品
» Microsoft 365以AI为企业资安全方位助力
» 经济部推动「高中职生AI扎根系列活动」 偕同微软与Google培育高中职生
» NVIDIA、微软、Epic Games、Unity及各大游戏开发商於GDC 2019启动次世代游戏
» Microsoft 365协助企业跃升现代智慧桌面
» HPE Aruba 体验优先方案协助企业打造数位体验新经济

AD


刊登廣告 新聞信箱 读者信箱 著作權聲明 隱私權聲明 本站介紹

Copyright ©1999-2019 远播信息股份有限公司版权所有 Powered by O3
地址:台北市中山北路三段29号11楼 / 电话 (02)2585-5526 / E-Mail: webmaster@ctimes.com.tw