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工业物联网已成为下一代制造系统的骨干架构

独爱72H 来源:中国工控网 作者:中国工控网 2020-05-10 09:14 次阅读

(文章来源:中国工控网)

工业物联网被视为下一代制造系统的骨干架构,透过OT与IT的串连,让制造系统中各环节的信息可以被完整撷取并无缝串流,从而达到智能制造愿景。

2011年德国总理梅克尔宣布启动工业4.0后,全球制造业开始掀起智能化浪潮,包括中国的中国制造2025、美国的网宇实体系统(Cyber-Physical System, CPS)、日本的产业重振计划等,除了政府机关外,产业界也开始积极布局,透过工业物联网的建置,链结IT与OT系统,整合制造现场的操作系统与企业端的信息系统。

同样的情况也出现在OT系统的工业通讯部分,工业网络从无到有的确是历程艰辛。工业网络不如商业网络的发展迅速有两点因素,首先是成本考虑:要建置网络必须花上一笔费用,尤其是针对一些低阶或是非电子类的设备来说,目前网络设备价格虽已逐渐平实,但对规模不大的厂商来说仍是一笔负担。

工业物联网已成为下一代制造系统的骨干架构

工业网络标准太多,各工控设备厂商从自身利益考虑,力推自家的网络规格,协商标准统一时,往往不肯牺牲利益而让步。不同的网络协议各有特点和其存在的环境和价值,而当技术不断地被创新,新的协议持续诞生,使用者往往无所适从,担心一但选用了其中一种协议后,会受制于特定厂商。

在智能化趋势下,新世代的工业网络开始启动,现在OT系统的通讯设计必须包括数字化、双向、多站等特色。整体来说,现在的发展主要有3种现场总线(Fieldbus)模式:第一种是专用、封闭型,规范由各家公司自行研制,往往是针对某一特定应用领域而设,效率也是最高,但是在相互连接时就会显得各项指标参差不齐,推广与维护都比较难以协调。此类专用型工业网络有三个发展方向,第一是走向开放型,使它成为标准,二是继续封闭系统,保持原占有率,三则是设计专用的网关与开放型网络连接。

网络在一般IT领域已蔚然成林,技术成熟度已然足够,在OT系统上的应用则仍有成长空间,不过近年来借助智能制造风潮带起的工业物联网,则将加快其发展速度。就目前来看,OT与IT系统所使用的通讯设备有些许程度差异,工业用的通讯设备在设计上会更重视环境的适应度,包括温度、湿度、防尘、防震等,都比IT的规格更严苛。尽管如此,仍有厂商将一般IT设备使用于工业环境,不过如此一来轻则讯号容易传递出错,重则机台当机、产线停滞,因此厂商要建置工业网络环境时,最好还是透过系统整合厂商做整体规画,以免因小失大。

除了上述的三种传统的Fieldbus外,以太网络在近年被大举导入OT领域,尤其在工业物联网架构中,更成为工业通讯不可或缺的一环。在整体工业环境中,目前仍以Fieldbus作为现场层与控制层之间的链接,但在工业物联网系统中,OT架构还往上扩增了操作层与管理层并连接到IT端,而观察目前发展,云端会是主要整合的平台。

从架构面来看,工业物联网是由四层产业的产业链组成。第一层为IoT感知层,感知需要大量的感知设备(Sensing Devices),而感知设备之间的沟通技术逐渐发展成以无线为主。第二层是嵌入式平台产业(Embedded),它是一种感知的边缘(Edge),物联网一定是先感知,然后到Edge边缘。第三层是产业应用,第四层是云服务,物联网的云服务是服务「物」的,应用在工厂、物流、零售等,想要把各个场域的感知器连起来,就会需要相关软件程序在其中进行大量的运算与整合,协助数据的分析与应用。

研华技术官杨瑞祥表示,前端的资料搜集与整合大多是依靠硬件,后端的分析与处理则是软件为重,他以研华推出的WISE-PaaS平台为例,此平台串连四层架构,主要由WISE-PaaS/EdgeSense提供设备联网与无线感测整合的软件服务,透过WISE-PaaS/WISE Agent数据撷取串接传感器进行数据汇流,与IoT边缘智慧服务器(Edge Intelligence Server, EIS)做初步智慧化分析后,WISE-PaaS/EnSaaS链接云端部署进行指令实时下达,实现物联网端到云的快速沟通串流,让数据从搜集到归纳,再串连到云端一气呵成。

物联网时代透过云端与网络协助整合信息已经成为常态,杨瑞祥指出,工业物联网未来将从硬件为主的功能导向,走向软硬整合的数据驱动发展,透过整合的云平台将数据分析工作变得更加简便;另外,因应产业的不断变动包括规格、标准、产业需求、新兴应用等,WISE平台也非常强调弹性Design for EvoluTIon概念,期待能透过弹性化的架构与更新机制,满足客户对于上述变动的需求。

由于未来工业物联网应用层面将会不断扩大,每个不同的垂直产业差异性很大,杨瑞祥强调,WISE与大型的云服务平台兼容互补,并不是竞争的关系;研华的云服务可以横跨支持不同的平台,尽管现在大部分的业务模式还是以硬件计价,但软件的搭配已经不可或缺。平均而言,单纯硬件销售的毛利都非常低,与软件有关的云服务营收贡献尽管不高,但却拥有高毛利的特性,部分厂商云服务占营收9%,但却贡献70%的利润。

另外,由于物联网应用的碎片化特性,大型云平台对于个别产业的特殊需求较难满足,研华从工业计算机的本业出发,针对IIoT发展许多产业专业应用模块,同时,WISE平台也强调在线/线下整合的便利性,与不同的系统整合伙伴还有客户进行深入合作,利用物联网找出产业价值,建立、强化核心竞争力,协助客户技术与产品营销全球。
(责任编辑:fqj)

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