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Arm:工廠自主化轉型需滿足效能、即時、資安與功能安全四大要件
 

【CTIMES/SmartAuto 王岫晨 報導】   2020年10月30日 星期五

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不管任何企業,數位轉型都是一段漫長的旅程,對於涵蓋多項設備的製造業也不例外,在智慧工廠朝向「自主化」的趨勢發展中,下列幾點需要特別注意:一、可擴展的計算能力,以省電的方式解決不同的工作負載;二、結合安全性與即時性,避免系統故障或網路受損的潛在風險;三、隨著系統複雜性增加,來自多個感測器(如:視覺、雷達及光達)的感測器融合(Sensor fusion)訊息必須結合機器學習,得出準確及可行的資訊;四、所有硬體皆須透過整體性的規模設計,以運行自主系統所需的複雜工作負載,並同時具備高效能以進行商業部署。

Arm首席應用工程師沈銘綸
Arm首席應用工程師沈銘綸

Arm首席應用工程師沈銘綸指出,目前製造業轉型面臨的痛點包含產線設備效能有限,無法因應新興的與複雜的工作負載;過去部署的設備與新購入設備整合不易,缺乏即時反應;以及設備、系統的安全性等。為解決上述痛點,成功的智慧解決方案可由四個面向切入,分別是:效能、即時處理能力、資安與功能性安全。這「四大要件」在 IIoT 的部署中,扮演重要角色,將直接影響各式工業的發展,從工廠自動化、現有工廠設備的整合,到作業負載的整合以及機器人應用等。

效能:工業自動化涵蓋多元 IIoT 裝置,包含感測器、機器人等應用,進而帶動運算的需求。在這樣的工業領域中,CPU、GPU、甚至是 NPU 的應用會因目的及作業負載的需求而有所不同。目前 IIoT 的發展趨勢聚焦在單一可擴充的架構,以降低總擁有成本。例如:許多製造用機器人為建構於分散式控制系統拓樸,包括主要路徑規畫、安全系統、伺服傳動、安全性等功能;而每個系統運行在不同 CPU 架構則代表開發週期中重疊與再使用資源的情況很少,進而提高潛在投資成本。因此若將多種系統合併為單一架構,即可降低工程成本。

即時:每條生產線包含所有產品製造週期須同步控制的數千個馬達、伺機裝置與致動器,因此「即時處理能力」在製造領域極為關鍵。這些元件的控制,必須透過可程式化邏輯控制器、I/O 模組以及馬達驅動等裝置達成,而這些裝置的效能是以「週期時間」來衡量;因此,系統的即時決策對於電子裝置來說十分重要。隨著智慧製造應用需要越來越高的運算效能,對於即時處理能力的需求也隨之增加。

資安:防範各種資安漏洞與威脅,是智慧製造工業系統的重中之重。隨著運算技術(OT)與資訊科技(IT)的整合,來自工廠外部的攻擊可能更加嚴重,為硬體與軟體帶來額外資安保護的需求。目前Arm 擁有可實現端到端安全防護的眾多技術,包含 Trust Zone、CryptoCell 與 PSA Certified 等。隨著 IEC62443 工業自動化網路安全標準越來越受各界重視,PSA Certified 也針對這個越來越重要的標準,投入 PSA Certified 框架,確保整體供應鏈的設備皆符合規範。

功能性安全:功能性安全是系統檢測、偵錯以及發生故障時保障安全、減少損害的能力,以防止對人員與環境所造成的傷害。所有具備整合「功能性安全」的設備,都要遵循 IEC61508 工業安全標準,此標準要求系統功能正確運作,當出現可能危及安全的故障時,能夠檢測出來並加以管控,以避免危害。Arm Safety Ready 的產品符合 IEC61508 工業應用標準,獲得授權的單位能取用支援的附帶資源,為 IIoT 打造具功能性安全的裝置。此針對功能性安全的承諾,能夠支援更快速的發展、驗證,以及進行安全產品的部署。

Arm 提供高效節能、符合相關安全標準、可擴展以解決各式工作負載及處理能力、能夠即時操作及響應的工業應用解決方案,加速智慧工廠之部署。安全性為 Arm 的第一優先,且 Arm 的 AE(Automotive Enhanced)系列同時具備高度可擴充性與高效率運算,並提供整套 IP 與技術,可以支援並實現虛擬化、即時效能、功能性安全與資訊安全。

Cortex-A78AE:以最安全的方式達到最高的效能表現。主要應用於人機協作、工業自主化流程。相較於Cortex-A76AE,有 30% 的效能成長。以 Split-Lock 技術為基礎的全新混合模式,面對複雜的工作負載,在 ISO26262 ASIL B, IEC61508 SIL 2 的應用安全層級提供更好的效能表現。符合 ISO 26262 與 IEC 61508 認證,以及 ASIL D-SIL3 與 ASIL B-SIL 2 的安全等級。

Mali-G78AE:以動態分區 Flexible Partitioning 為 GPU 重新定義安全。符合 ISO 26262 與 IEC 61508 認證,並以更高的安全規格促成 GPU 符合 ISO26262 ASIL B, IEC61508 SIL 2安全等級。適用於人機介面與自動化系統的異質運算,賦予汽車應用更多樣化的使用者體驗。在虛擬化 GPU 軟體資源的部分,Mali-G78AE 可以藉由動態分區(Flexible Partitioning)將工作負載安全地分配到 4 個分區。高彈性的全新功能深受 OEM 廠商以及半導體夥伴的喜愛。

Mali-C71AE:以安全為重的自主化 ISP。可以同時支援 4 支攝影機即時影像,或處理高達 16 支 虛擬相機的影像。相容於多元的感測器,並且支援多樣輸出源。能夠同時以高解析度處理多個訊號源的資訊,處理效率為每秒 12 億像素(1.2 Gigapixel)。符合 ISO 26262 與 IEC 61508 認證,以及 ISO26262 ASIL B, IEC61508 SIL 2的安全等級。

關鍵字: Arm 
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