物聯(lián)網(wǎng)被譽(yù)為繼PC、網(wǎng)際網(wǎng)路之後的第三次IT產(chǎn)業(yè)典範(fàn)轉(zhuǎn)移，經(jīng)由完整感測網(wǎng)路佈建所擷取的數(shù)據(jù)，將透過具備強(qiáng)大AI運(yùn)算能力的上層雲(yún)端平臺所分析，進(jìn)而落實(shí)智慧化願景，在物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用中，工業(yè)領(lǐng)域由於需求強(qiáng)烈且系統(tǒng)建置效益明確，因此相對於其他領(lǐng)域，其發(fā)展速度較快。

物聯(lián)網(wǎng)得以在工業(yè)領(lǐng)域率先啟動其來有自，早期應(yīng)用於製造業(yè)的自動化技術(shù)，就已發(fā)展出各種工業(yè)通訊技術(shù)，現(xiàn)在仍活躍於製造現(xiàn)場的工業(yè)總線（Fieldbus），就是透過各種標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定，讓產(chǎn)線上機(jī)臺具備聯(lián)網(wǎng)功能。

不過，工業(yè)總線的網(wǎng)路型臺都僅鏈結(jié)終端設(shè)備與主端系統(tǒng)，機(jī)臺彼此之間並未連結(jié)，直到後來才有廠商提出機(jī)聯(lián)網(wǎng)（M2M）概念，將廠內(nèi)一定範(fàn)圍內(nèi)的機(jī)臺串連，讓訊息可以互通。機(jī)聯(lián)網(wǎng)只將第一線的設(shè)備互連，相對於現(xiàn)在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)IT與OT兩大系統(tǒng)的整合，機(jī)聯(lián)網(wǎng)則僅有OT端的串聯(lián)，其數(shù)據(jù)價(jià)值延伸有限，因此難以普及到所有的製造業(yè)，大多為高科技業(yè)者所應(yīng)用。

製造現(xiàn)場環(huán)境嚴(yán)苛 導(dǎo)入工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)困難重重

2008年全球IT產(chǎn)業(yè)開始推動物聯(lián)網(wǎng)概念，2009年中國無錫開始啟動了「國家傳感網(wǎng)創(chuàng)新示範(fàn)區(qū)」，物聯(lián)網(wǎng)成為產(chǎn)業(yè)焦點(diǎn)，2011年德國喊出了工業(yè)4.0，則讓製造系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)概念正式結(jié)合，數(shù)年後工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)一詞確立，現(xiàn)已被視為未來製造系統(tǒng)的運(yùn)作骨幹。

如前文所敘，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)與機(jī)聯(lián)網(wǎng)的差異在於IT與OT兩大系統(tǒng)有無整合，整合過的系統(tǒng)，可讓終端機(jī)臺設(shè)備的數(shù)據(jù)無縫傳輸?shù)缴蠈与?yún)端平臺進(jìn)行儲存與分析，從而制定出合適的生產(chǎn)策略。不過此一願景雖具吸引力，目前要在製造現(xiàn)場實(shí)作卻非易事。

圖1 : 設(shè)備聯(lián)網(wǎng)已成為智慧製造系統(tǒng)的必要設(shè)計(jì)。（source：Three.ie）

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)作第一步是取得製造現(xiàn)場的機(jī)臺數(shù)據(jù)，然而製造設(shè)備屬於企業(yè)的生財(cái)工具，除了價(jià)值不斐外，還與製程中其他機(jī)臺聯(lián)動，因此在製造業(yè)中，生產(chǎn)機(jī)臺能不動就不動，使用壽命至少都在十年以上。

這些在製造產(chǎn)線中占多數(shù)的老舊機(jī)臺不只沒有感測功能，多數(shù)連通訊功能都不具備，再加上為避免影響產(chǎn)能，業(yè)者多不願意讓產(chǎn)線上的機(jī)臺停機(jī)安裝新設(shè)備，在此狀況下，光是機(jī)聯(lián)網(wǎng)的導(dǎo)入就問題重重。

除了現(xiàn)場機(jī)聯(lián)網(wǎng)建置不易外，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的效益浮現(xiàn)也是難事。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的成效，來自於大量數(shù)據(jù)運(yùn)算分析後的策略制定與反應(yīng)，因此建立數(shù)據(jù)庫成為架構(gòu)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的必要，不過從這兩年製造業(yè)者的導(dǎo)入經(jīng)驗(yàn)來看，現(xiàn)在有兩大問題，首先是建立大數(shù)據(jù)需要一定的時間，也就是說製造業(yè)者必須先投入一定的成本，累積足夠的數(shù)據(jù)量後，才能進(jìn)行下一步動作。

其次是數(shù)據(jù)本身的問題，任何物聯(lián)網(wǎng)都需要數(shù)據(jù)，但要的是有用的數(shù)據(jù)，然而所有的設(shè)備所傳回的數(shù)據(jù)，無用的數(shù)據(jù)高達(dá)90％以上，如果將這些數(shù)據(jù)餵給處理器，就會形成「garbage in, garbage out」的結(jié)果，因此物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的需求不僅是「量」還要「質(zhì)」，而且「質(zhì)」的重要性往往還高於「量」，不過要如何在前端設(shè)備傳回的巨量資料中找到正確數(shù)據(jù)，對系統(tǒng)建置者來說是長期且艱辛的工作。

解決方案多元 業(yè)者可善用外部力量

對於上述問題，長期站在第一線，協(xié)助系統(tǒng)廠商導(dǎo)入設(shè)備供應(yīng)商也知之甚詳，因此現(xiàn)在都已推出相關(guān)方案解決問題。

在機(jī)聯(lián)網(wǎng)部分，除了為較新的機(jī)臺，提供可快速安裝感測網(wǎng)路的產(chǎn)品外，無法安裝的老舊機(jī)臺，現(xiàn)也有非侵入的外掛式產(chǎn)品，透過各種方式偵測機(jī)臺狀態(tài)，像是最簡單的機(jī)臺三色燈偵測，或是使用OCR（光學(xué)字元辨識）技術(shù)讀取設(shè)備上的字元，並將之傳送到上層雲(yún)端平臺，做一定程度的製造現(xiàn)場管理。

圖2 : 設(shè)備資料的擷取，是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)啟動的第一步。（source：Network World.com）

至於數(shù)據(jù)的累積與品質(zhì)問題，則是以邊緣運(yùn)算方式解決。過去的物聯(lián)網(wǎng)是集中式運(yùn)算，將所有的數(shù)據(jù)回傳到上層，統(tǒng)一由後端儲存分析，此一方式在規(guī)模不大的物聯(lián)網(wǎng)體系中可行，但當(dāng)終端設(shè)備數(shù)量過多，集中運(yùn)算模式的效率就會過慢，尤其是即時性要求甚高的製造系統(tǒng)，此一架構(gòu)幾乎完全無法使用。

因此，現(xiàn)在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)幾乎都設(shè)計(jì)為邊緣運(yùn)算架構(gòu)，讓邊緣端的設(shè)備具有一定的運(yùn)算能力，在邊緣端先處理高即時性需求的數(shù)據(jù)，而需要長期累積的數(shù)據(jù)，則傳送到後端儲存，透過邊緣運(yùn)算的設(shè)計(jì)，系統(tǒng)可以大幅降低頻寬與雲(yún)端運(yùn)算的負(fù)荷，並提升其運(yùn)作效能。

除了篩選、處理現(xiàn)場機(jī)臺數(shù)據(jù)外，現(xiàn)在也有設(shè)備廠商推出具備AI功能的邊緣運(yùn)算工業(yè)電腦，這類型設(shè)備會針對機(jī)臺狀態(tài)監(jiān)測、機(jī)器視覺等特定功能，內(nèi)建對應(yīng)的AI軟硬體機(jī)制，並預(yù)載基礎(chǔ)的判定模型，當(dāng)設(shè)備一上線就可使用，一邊進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測、產(chǎn)品檢測等功能，一邊擷取資訊、標(biāo)註數(shù)據(jù)類別，讓系統(tǒng)在短期內(nèi)就可產(chǎn)生效益。至於對外連結(jié)方面，其通訊介面也相當(dāng)完整，可大幅縮短系統(tǒng)導(dǎo)入時程下。

結(jié)語

整體而言，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)已是製造業(yè)的大勢所趨，不過業(yè)者指出，製造業(yè)者不可為導(dǎo)入而導(dǎo)入，必須先行釐清系統(tǒng)的建置意義。

一般而言，製造業(yè)的營運(yùn)指標(biāo)不外乎提升產(chǎn)能、降低成本等兩大面向，製造業(yè)者可從中思考目前的最大痛點(diǎn)，再尋求可改善的技術(shù)。例如要強(qiáng)化產(chǎn)能，不外乎提升產(chǎn)線的稼動率。

對此，業(yè)者可透過工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的感測網(wǎng)路偵測設(shè)備運(yùn)作狀態(tài)，除了避免因機(jī)臺故障造成產(chǎn)線的無預(yù)警停擺外，也可從機(jī)臺狀態(tài)調(diào)整產(chǎn)線排程，找出最佳化生產(chǎn)策略，進(jìn)而擴(kuò)大企業(yè)的獲利，讓工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的效益可以如實(shí)浮現(xiàn)。

**刊頭圖（source：Industrial e-Cart）