在現在這個智慧型時代，配備感測器與本端處理功能的系統，連結在一起後便可共用資訊。這個概念幾乎主導了每一種產業。這種系統會以全球化的方式，連接使用者與類似系統，幫助使用者做出更完善的決策。這種壓倒性的趨勢，有許多名稱，最常見的稱呼是物聯網（IoT）。IoT囊括了所有事物，像是智慧家居、行動健身裝置、連線玩具，以及工業級物聯網（IIoT），包括智慧農業、智慧城市、智慧廠房與智能電網等。
IIoT的整體系統，非單一廠商能夠獨力完成，而是需要透過一個完整的生態體系來讓架構更為完備。
IIoT由大量相連的工業系統所組成，這些系統會相互通訊，並協調資料分析與行動，有助於提升工業效能、有利於整個社會。透過感測器與致動器銜接數位世界與實體世界的工業級系統，可解決更為複雜的控制問題。目前種系統，正在結合巨量類比資料，解決方案，希望能透過資料與分析取得更深入的知識。
想像一下，如果有種工業級系統，可以根據自身環境或狀況而有所調整，這樣一來，機械就不會永無止盡地運作到故障為止，而是會安排維護行程，或甚至靈活調整自己的控制演算法，藉此補償耗損的零件，接著把資料傳輸到其他機臺和操作這些機臺的工作人員。一旦透過本端處理與通訊功能來提高機臺的的智慧能力，IIoT即可以前所未見的方式來解決問題。
只是，如果是人人都可以辦到的事情，就不能稱為挑戰了。目前IIoT之所以還是個挑戰，正是因為隨著技術日新月異，複雜度與日遽增，因此IIoT成為艱鉅的挑戰，沒有任何一家公司能夠獨立應對。
| 圖一 : 沒有任何一家公司能夠獨立應對IIoT的挑戰。 |
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IIoT四大發展層次
國家儀器臺灣區總經理林沛彥指出，工業物聯網的架構分為四大層次，分別是基礎硬體、通訊協定、以及雲端系統與資料儲存，最後則是智能化的實現。就臺灣目前的發展來看，多數客戶都是著墨於最底層的基礎硬體。在基礎硬體這個市場上，又依據客戶想要透過這些硬體來完成什麼樣的事情，而細分為三個區塊。
第一當然是要能解決現有的問題，例如臺灣的面板大廠，希望能改善面板在搬運過程中，由於震動與碰撞而對面板造成破裂與損壞，所產生的營運成本損失。因此，在搬運的設備上，加裝了很多監控的裝置，擷取這些資料，加以分析並改進，希望能解決眼前的問題。
第二則是希望能解決未來可能遇到的問題，例如客戶透過一些感測器的加裝，來賦予設備更多的智能，建構一個智慧型的系統，以期能夠預防這些設備造成產品的損壞。第三，是很多廠商都希望能夠在解決了這些問題之後，在未來能夠賺到更多的錢。
林沛彥說，在這樣的過程中，這就牽涉到一些基礎問題，也就是這些廠商往往在準備建構一個智慧系統，或者智慧工廠的初期，都必須從工廠的角度或從生產線的角度來進行設備的模組化。有了模組化之後，才能夠具有彈性，才能做出更為彈性化的配置。而有了彈性化的配置，臺灣企業更可以發揮管理上的長才，透過管理的方式來最佳化這些模組，以增加整體利潤。
林沛彥觀察目前臺灣廠商的發展現況，發現臺灣目前還在模組化的初期階段，因為整個工廠的規模是很龐大的，因此往往在技術上的演進遭遇挑戰，也有現實執行上的困難。
| 圖二 : IIoT除了解決眼前的問題，還要能讓廠商賺到錢。 |
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IIoT打造製造強國
國家儀器大中華區行銷經理湯敏則觀察中國整體市場發展，指出不久前，中國喊出了「中國製造2025」的口號，儘管目前中國在全球擠身成為製造的大國，但卻並非是製造的強國。中國製造2025主要的用意，就是希望能在2025年，讓中國成為全球的製造強國。
在這樣的過程中，透過工業物聯網來實現製造強國的目的，是很重要的一個關鍵。然而，對於工業物聯網的發展，各國所遇到的問題與挑戰，都是相似的。也就是IIoT的整體系統架構，都並非單一國家或單一廠商能夠獨力完成，而是需要透過一個完整的生態體系，來讓IIoT系統中的各不同層次與架構更為完備。
放眼全球相關企業，未來在IIoT產業裡，都將會面臨三大挑戰。第一是設備間相互融合的問題。在導入IIoT的路上，傳統產業都必須要面對老舊設備更新升級的問題。在這樣的過程中，不論設備新舊、或者更新升級與否，都必須要能與現有設備兼容。第二是設備必須要有連結雲端的能力，而這也將牽涉到安全性與能源等相關問題。
第三是設備的連接性與標準性。IIoT最大的問題，仍在於未有統一的標準問世，在這樣的狀況下，要讓這些設備間進行互聯，互連後是否能互通正確訊息，甚至進一步進行智慧化的指令，都會成為很大的挑戰。
湯敏認為，面對IIoT帶來的新挑戰，未來的工程師，必須能夠確確實實地解決這些問題。當然相關廠商所推出的IIoT解決方案，也必須要能夠兼顧到安全性、擴充性與耐用性。就目前觀察，IIoT的挑戰，可以從量測端來解決感測方面相關的疑難雜癥，並進一步升級設備，賦予更前大的智能。若從這樣的面向來思考，那麼一部強有力、具備彈性的測試儀器，就是前進IIoT不可或缺的重要工具。此外，就升級與智能方面，則可以從軟體的升級，來對於設備的智能加以進化。
事實上，物聯網市場才剛剛起步，相關解決方案目前在市場上尚未成熟。但是工業物聯網由於智能工廠的需求大，發展腳步較為快速，因此工業物聯網將會更快實現在自動化廠房的產線上。
| 圖三 : 誰能掌握IIoT優勢，就可拿下製造強國頭銜。 |
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共同的平臺與標準迫在眉睫
國家儀器多年來都一直在進行系統整合與開發的工作，面對到目前IIoT的挑戰，NI也積極與不同的工業物聯網團體進行合作，共同討論出一個未來可能的架構。此外，以平臺化的方案來解決工程上所面對到的挑戰，包括處理上的問題，與連接上的問題，都將會更有效率。
國家儀器嵌入式系統部門總監Jamie Smith指出，目前工業應用是屬於標準多元與多個陣營同處在一個市場的狀況。長期來看，市場會需要一個共同的平臺或是標準，來解決這樣的問題。所以NI 已經參與IIC（ Industrial Internet Consortium；工業網路聯盟），與工業相關的生態系統的業者，如科技、網路與基礎建設等不同類型的供應商，來共同進行合作。
IIC希望能夠建立一個共同的遊戲規則與平臺，讓未來想參與這個市場的每一家廠商，都能有個可以依循的規範，並遵照這樣的技術架構。觀察目前工業物聯網的發展上，沒有單一家公司可以憑著一己之力，來獨立解決所有面對的挑戰。所以面對未來，必須透過合作與協作，來發展出更多解決問題的方法。
Jamie Smith認為，即便目前陣營與標準相當多，但工業物聯網這個市場相當大，採取競爭的策略並無法分食這塊大餅，唯有合作，才能在這個市場找到機會與切入點。他透露，目前NI也正與思科等業者討論TSN（Time Sensitive Network）協定的標準制定。對於工業網路來說，有關於資料傳輸延遲的問題，在工業網路是不被容許的，但也礙於市場的工業網路協定的種類太多，TSN的制定，目標正是打算解決這樣的局面。
談到TSN，Jamie Smith以臺北的交通環境為例，有人開車、也有人騎車亂鑽，也有許多行人在路上行走，若將這樣的情境比喻為一個系統環境，如何有效動態地擷取外在環境的狀況，並排定訊號發送的先後順序，與此同時，訊號傳輸又不能有延遲情況，要同時滿足這些條件，並不容易。但也可以看得出這樣的環境其實頗為複雜，而TSN就是要因應這樣的應用環境而生。
結語
目前IIoT仍在成形中，可望為市場帶來無窮的商機與技術機會。IIC、IEEE等組織，都正努力定義IIoT。這些組織正在積極收集使用案例，希望能深入了解最理想的的創新方式。工程師早就在工業物聯網的最前線實做系統，不過很多事仍然有待釐清，也還有很多待辦事項。只要與這些單位密切往來，定義未來，確保商務聚焦在創新，不只是整合，即可開始轉向模組化的平臺解決方案，迎接工業物聯網的時代來臨。而相關廠商，也不能只是想著要如何從IIoT市場搶一杯羹，而是更該以解決方案的提供者，來兼容更多不同的工具硬體才行。
