【2017年工博会】工业物联网刻不容缓 稳居未来十年经济转型要角-全球篇

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无论是工业4.0(Industry 4.0)抑或是工厂所需的智慧应用,工业物联网(IIoT)都将是这些概念未来发展的主体架构。研调机构CB Insights指出,诸如制造、物流、石油与矿采集、公共事业,以及农业等资产密集型的产业,皆须利用工业物联网以提升工作效率与成效。

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透过底层感测功能加以收集设备数据,再藉由各式有/无线技术将信息汇整后传递至后端,平台系统再将数据分析后加以储存,管理者可用以拟定出合宜的生产计划,最终打造出智慧化的应用模式。

市调机构MarketsandMarkets报告指出,工业物联网市场预计将从2015年的113.71亿美元,到2022年攀升至195.47亿美元,2016至2022年的年复合成长率约7.89%。

HCL技术公司执行副总裁兼全球负责人Sukamal Banerjee曾表示,2017年工业物联网产业将发生根本性转变。根据该公司2016年所做的全球调查,有38%企业已经开始进行物联网相关进程,而有57%企业目前正在计划中。

由此可知,2017年应当是工业物联网普及应用的元年,相关企业在物联网方面的投资将显着增加。HCL的调查中,69%的受访企业计划在未来一年增加物联网投资;因此,工业物联网的潜在收益非常庞大。

各国工业物联网转型带来经济效益

究竟导入工业物联网的重要性为何?研调机构Accenture则举出美国、中国、德国,以及英国等四个工业大国为例,到了2030年前,IIoT将为美国GDP带来6.1兆美元的进帐;假若该国愿加重工业物联网投资力道,提高50%的资本支出以改善相关联网等设备,到了2030年IIoT之于美国GDP的贡献将攀升至7.1兆美元,其国内生产毛额将提升2.3%。

至于中国,该机构预测,加强投资工业物联网,到2030年中国GDP将达到1.8兆美元,进而提升国内生产毛额提高1.3%。

德国一向被认为是工业大国,倘若该国对于工业物联网愿提升其资本支出,到了2030年德国GDP贡献将达7千亿美元,国内生产毛额将有效提升1.7%;此外,英国如果加强其投资工业物联网力道,2030年对英国GDP贡献将达5310亿美元,且国内生产毛额可提高1.8%。(见图表)

打造IIoT 终端传感器功不可没

当德国喊出工业4.0的口号之时,也意味着传感器(Sensor)的重要性将更被重视。许多提供工业物联网服务的大厂认为,迈向工业4.0的时代,物联网大数据的收集与活用将变得相当重要。

从现场收集大数据并使用云端加以存放这是一般人对于工业物联网的认知,但是进一步地资料分析与情报处理,并且利用现场设备控制情报加以反馈,方是工业4.0的目的所在。

相关业者应须提供客户工厂制造现场端的生产设备上控制器元件信息智能且可视化的技术。并透过设备资料收集、分析制程数据、异常监视,以提升设备运转生产效能;也就是利用设备数据,以提供经营管理者活用。

Electric Design也曾提及,工业物联网是藉由传感器与所有相关设备皆整合至同一网络中,并藉由网络传递信息给后端平台储存/分析;如上述所提,如此的模式将有助于管理者做出更有益的决策,进而达到预订的生产目标。

在工业物联网概念中,设备中搭载传感器,一来无论是现场人员、机台、机器人,或是作业工具,皆可提供业主具利用价值的数据,以提升效率、发掘潜在问题、优化品管,以及预知机台状态等。

导入工业物联网的业者应针对行业本身特色,设计出合宜的工业物联网架构,且须重视底层设备与感测网络的相互连结,二者皆为为工业物联网的基础。

制造业者欲导入工业物联网,也应从产品质量、供期、技术能力度等三面向加以思考合作的厂商,原因在于,工业级产品与一般消费性要求不尽相同,工业等级产品稳定度与质量标准更高,因此长工期保证与配合厂商的技术支援不可忽视。

工业传输通讯 仍是未来重要议题

除传感器之外,在传输层面,机器对机器(M2M)或机器对平台间的通讯也相当重要;但用于IIoT通讯技术繁多,有线与无线传输技术彼此之间形成竞合关系。

以往,工业制造现场以现场总线(Fieldbus)通讯方式为主,但此一模式的互通性稍嫌薄弱,在市场急寻良方时,工业乙太网络(Industrial Ethernet)趁势崛起;其利用乙太网络(Ethernet)作为标准基础,再透过TCP/IP通讯协定以兼容于IEEE 802.3标准。

在工业乙太网络中最为市场所欢迎的,莫过于EtherCAT,端看以往各大工业相关展会,可于许多厂商展示中窥见其踪。相较于过往的Fieldbus,EtherCAT系以软件为核心,并搭配单一线路,改善传统工业现场的复杂配线;除此之外,此一通讯模式在资料同步过程中,讯号抖动量较小,且传递延迟性较低,硬件建置的花费上也较过往来得低廉;因此广为市场所采用。

此外,乙太网络通讯标准中,TSN(Time Sensitive Networking)也是近来相当火红的话题,相对于上述所提的EtherCAT,TSN并非工业领域专用的的标准,而是透过IEEE 802.1与IEEE 802.3二大标准,加以拓展出其他功能。

TSN优势在于,可促进整合、强化连结性,并藉由大数据分析,分析出所需的信息,以满足工业物联网改善作业的需求,再进一步达到以智能型连接系统与机台为架构的新商业模式。且看好此一标准的发展前景,工业网际网络联盟(IIC)也曾协同业界许多大厂共同开发TSN测试台,希望藉此让此一新款乙太网络可更加灵活应用于生产应用的生态系统。

另一方面,由于近年来大量化的标准化产品需求日渐降低,进而被少量客制化取代,驱使制造业的产线智慧化需求兴起,市场需要一个更为开放的标准串行通讯协议,促使IO-Link的出现。

IO-Link标准并不是为了取代Fieldbus或Ethernet而出现,其所扮演的角色是底层设备点对点快速连结的通道架构,毋须复杂寻址即可实现点对点连接;可向上与工厂现场总线兼容,将所收集的数据传递至管理系统中,也就是说,IO-LINK更像工厂网络底层一个采用标准界面的特殊网络。

在工业物联网的浪潮下,相关系统中的所有设备皆须具备感测与连网功能,进而区别出以往的自动化,真正达到工业信息化、联网化之转型发展。