設備連網 進入工業物聯網之敲磚石

Moxa於本月13號舉辦「工業物聯網系列論壇—智慧工廠設備連網規劃應用」研討會，藉此剖析IIoT應用發展趨勢。

時至2020年，全球物聯網(IoT)裝置可望突破500億台；而長期撐持台灣經濟發展的廣大製造商，亦需因應工業物聯網(IIoT)趨勢，設法克服資料安全、多重協定整合、中央管理、巨量資料分析等考驗，建構智慧工廠應用環境。

隨萬物聯網時代來臨，帶動眾家工業工廠業者集思啟動設備連網應用，從傳統Client/Server基礎架構，轉型至Browser/Server新局，藉由資料即時傳遞共享、整理分析，孕育智慧化管理機能，確保競爭優勢不墜。

為協助工廠業者升級轉型，深耕工業設備連網方案長達27年的四零四科技集團(Moxa)，於8月13號舉辦「工業物聯網系列論壇—智慧工廠設備連網規劃應用」研討會，藉此剖析IIoT應用發展趨勢，分享以Edge-to-Core工業乙太網路解決方案為軸心，貫穿IIoT的設備層(Device Layer)、控制層(Control Layer)與資訊層(Information Layer)，協助用戶掌握現場端(Edge)至遠端控制(Core)的連網應用部署之道，及早實踐智慧工廠願景。

其中，Moxa亞太事業處總經理高能偉表示，從18世紀工業革命以來，唯一不變趨勢，便是工廠設備不斷增多，如今進入IIoT世代，更講求眾多設備之有效串連，以利萃取高價值資訊，幫助業者提升強化營運動能；順著此脈絡推進，可預見未來工業級設備連網方案的重要性，勢必大幅攀升。

而Moxa亞太事業處台灣業務部協理孫崇騰也指出，工業物聯網架構之精髓，在於工業自動化(IA)與資訊科技(IT)之間建立融合平台，一方面須設法貫穿不同界面、協定及I/O，實現設備連接(Device Connect)，使現場終端設備連結乙太網路；另方面則需借助深具安全性、可靠度，並耐受嚴苛環境的網路連接(Network Connect)系統，將產線資料即時傳遞至上層應用管理系統，據以催生智慧管理價值。

孫崇騰強調，著眼於此，Moxa的IIoT方案設計初衷，便環繞在系統建置、可靠度、安全性、互通性，及維護與管理等5大軸心，以協助用戶建立完善Device Connect暨Network Connect架構，使設備管理與IT管理等兩端機制相互融合。

布局物聯網  工廠智能化刻不容緩

參數科技(PTC)業務發展資深協理王寶慶，根據其與牛津大學合力執行的製造業轉型趨勢報告，闡述物聯網雲端應用發展方向。他指出，舉凡全球產品平台、智慧產品、反向創新，及IoT、巨量資料分析、行動化等技術，都成為各國製造業創新轉型的動力，台廠引以自豪的營運最佳化，則淪為入門門檻；因此台灣製造業欲推動營運創新，首要之務即是驅使工廠智能化。

王寶慶列舉若干典範案例。專注發展科學農業方案的OnFarm，借助感測器蒐集農地環境數據，傳送至營運中心進行巨量資料分析，進而為農夫提供植栽顧問服務；醫療檢測儀器商Sysmex，為減輕維護支出，遂以IoT技術監測所有現場設備狀態，適時提供遠端除錯、軟(韌)體更新等服務，大幅節省維修人力派遣及備品囤積成本。

由此印證IoT商機確實可觀，惟需以良好通訊架構為前提，始可串聯各項資訊，顯現預期效益。

工業乙太網路骨幹  貫通IIoT脈絡

Moxa工業協定方案產品事業處產品經理林彥奇表示，IIoT架構涵蓋資料管理、資料傳輸、資料採集等三層次，惟工業環境多採用Modbus RTU/ASCII、PROFIBUS、DF1/DeviceNet等不同串列通訊協定，資料互通性低，無異阻礙上述架構成形，但基於長距離傳輸、高速資料交換需求漸增，於是分頭朝向Modbus/TCP、PROFINET、EtherNet/IP等工業乙太網路協定推進，似已成為必然趨勢。

但真實世界並非如此美好！傳統Fieldbus設備全數汰換的機會不大，而欲使傳統設備鏈結IIoT應用，過去僅能借助PLC或Device通訊模組，礙於這些產品各有不足，難免無法滿足用戶需求。

此時若能借助工業閘道器(Industrial Gateway)，即可維持既有架構，迅速讓Fieldbus設備連接乙太網路，並確保Modbus TCP、EtherNet/IP等不同乙太網路協定相互通訊；如此看來，相較於PLC或Device通訊模組，工業閘道器顯然更有助於讓業者快速打通IIoT第一道關節。

另一方面，用戶亦需根據不同串列設備特性，佈建多款Device Server，以使各式設備立即連結乙太區域網路，Moxa則以NPort系列串列設備伺服器呼應此需求。

針對Network Connect環節，Moxa工業乙太網路產品經理林俊余強調，工業乙太網路為智慧工廠網路神經中樞，必須迎合生產製造所需之應用整合、快速回復及實時性等訴求，設計嚴謹度更勝商用網路設備。

為迎合工業通訊骨幹架構的嚴格需求，Moxa在研發工業交換器產品的同時，已針對諸多面向縝密設計。在系統建置部分，運用Turbo Ring、Turbo Chain環狀拓墣備援技術，確保網路故障20ms內回復正常，並推出MXconfig批量設定軟體，協助工程師一次配置大量交換器，提升10倍效率，另以Moxa DSL Extender長距離乙太網路技術，讓既有現場線材支應長距離通訊任務。

在可靠度，藉由寬溫(攝氏負40？正75度)、防電磁波干擾、防震動、防潮濕粉塵等特質，應付嚴苛工業環境，亦將交換器開機時間壓縮在10秒內，快過PLC的20秒開機速度，避免與PLC聯繫不及而致系統錯誤。

在維護與管理，主要借助視覺化網管軟體，使交換器能整合至SCADA管理視圖，另透過交換器DI埠接收訊異常訊息，再以Relay DO埠發出告警，引導工程師迅速鎖定問題發生點；此外，Moxa交換器與其他廠牌設備、用戶既有骨幹網路，皆具高互通性，並內含縱深防禦機制，以防範潛在安全威脅。

至於資料擷取裝置與相關軟體服務介面，Moxa Automation Remote I/O產品經理王旭正則認為如同智慧工廠最後一哩，是生產製造走向智慧化的關鍵。

理想的資料擷取方案，除應具備多樣I/O組合與通訊介面，更能一併內建免費Repeater，並支援Daisy-chain架構，以化解長距離佈建難題；若以2G/3G 通訊網路環境而論，舉凡浮動IP、佔用頻寬亦是問題所在，需設法扭轉傳統OPC伺服器輪詢模式，透過Active OPC Server等創新技術，轉而讓裝置主動回報新IP位置，以降低頻寬耗用。

Moxa工業無線網路產品經理柯冠宇，則預期今後工業無線通訊方案的重要性將與日俱增，因諸如CNC/DNC工廠、自動倉儲或無人搬運車等應用場域，由於佈線不易，必須倚賴移動通訊，以快速建立通訊架構或執行移動控制；惟工業應用難免涉及廠區幅員遼闊、僅容許極低切換時間，甚至需要跨越不同廠區進行長距離傳輸，因此建議用戶遴選相關產品時，務必跳脫一般商用Wi-Fi思維，對於所選方案是否支援廠內無線覆蓋，切換時間是否低於150ms，長距離橋接是否擴及10公里之遠，乃至是否支援MIMO多路徑加成技術，皆需嚴格審視。

綜觀智慧工廠投資，至少長達10年布局，在整段歷程中，資本支出佔比不大，反倒應著眼維運支出；惟透過全方位的連網規劃應用方案，協助用戶化解尾大不掉的後患，進而繁衍不同智慧應用服務，因應未來Big Things浪潮，預先埋下致勝伏筆。此外，Moxa也將參加9/3至9/5「SEMICON Taiwan國際半導體展」(攤位：1305)，屆時將以智能工廠設備連網應用為主題，現場展示廠務監控系統，如何透過Edge-to-Core工業乙太網路骨幹架構，打造高可靠度之工業自動化(IA)與資訊科技(IT)的整合平台。詳情請參閱：www.moxa.com.tw。