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建置工業物聯網 迎接工業4.0時代來臨

透過工業物聯網能更佳地診斷機器故障。凌華科技

物聯網無遠弗屆,影響所及不只是我們的日常生活型態,工業物聯網(IIoT)的崛起及普及,更將引領第四次工業革命,亦即工業4.0的到來。在工業物聯網所架構的環境中,透過機器製機器(M2M)的通訊,機器可以與其他機器、物件和基礎設施等進行互動和通訊,結果將產生龐大數據,這些數據經過處理和分析後能運用於工廠管理和控制的最佳化,進一步解決全球製造業面臨升級的問題,推動智慧製造時代的到來。此外,有研究指出,在發展順利的情況下,到2025年,工業4.0將可能帶來2,000億至4,250億歐元的增長。

在工業4.0概念下的工廠將具有智慧化、無人化、資訊化等特性,這類自動化智慧工廠能將世界和工廠連結在一起,工廠能快速處理各地需求,如此一來,就能節省大量的中間環節和時間成本。整體而言,工業物聯網將覆蓋多個應用領域,包括民生工業、汽車工業、自動化工業、醫療產業等。在通用電氣(GE)針對工業物聯網所提出的定義中,工業物聯網就是通過高功能設備、低成本感測網、網際網路、巨量資料收集及分析等技術合,大幅提高現有產業的效率並創造新產業。

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台灣AIoTA聯盟宣布與IIC攜手合作。AIoTA聯盟

導入工業物聯網  製造效益大幅提升

GE並指出,工業互聯網技術可帶來的效益極為龐大,例如就航空行業而言,透過工業物聯網可削減1%的燃料,而只要累積15年就可節省約300億美元;對醫療行業而言,連續15年提高1%的系統效率,就可節省約630億美元,效益驚人。例如,將物聯網科技應用於工業機械的即時遠端監控,就能更加精確預測機器設備可能發生的故障,從而即早採取應對措施,可以把設備發生無預期故障的機會降到最低,避免設備停擺造成的損失,還可降低維修的人力和物力成本,提升工廠產能。

基本上,工業機械因為經常性的衝擊振動,零件和材質容易老化、損耗,而影響機械的精確度,進而造成故障。以往僅在個別機械或工具機上安裝資料擷取模組來蒐集上述檢測計所檢測出來的數值,一旦機械發生問題時,作業員需以掌上型的振動檢測器到現場,針對可能的問題逐一進行診斷,相當費時費力,發現並矯正問題的時間也往往不夠及時。而以雲端為基礎的物聯網解決方案,則可將現場監測資料即時傳送到伺服器,讓管理人員得以通過遠端的電腦系統,從遠端監控機械運行的健康狀況,大幅提升機械故障預測及診斷的精確度與效率,並提升經濟效益。

針對機器故障診斷,工業電腦業者凌華科技已推出解決方案,整合英特爾的Wind River智慧裝置平台、McAfee內嵌安全軟體解決方案、以及凌華的SEMA Cloud雲端平台,是一個完整的智慧平台,可以提供物聯網應用所需的運算能力、網路連線、安全傳輸、可管理性。事實上,近年積極布局工業物聯網的凌華科技,已完整建置物聯網生態系統,從嵌入式模組到嵌入式系統設備管理雲端服務,包括設備、閘道和網路基礎設施等解決方案。

德國工業4.0平台成立  與IIC達成合作

為了加速工業物聯網的建置和普及,相關標準的推動是實屬必要。關於此部分,近期最受矚目的動向,就是德國工業4.0平台與工業網路聯盟(Industrial Internet Consortium;IIC)達成合作意向。在此之前,德國工業界與該國標準化領域權威機構已於漢諾威工業展上正式設立「工業4.0標準化理事會」,並提出工業4.0數位化產品的相關標準,做為這一概念的首倡者,德國希望通過主導標準化進程,持續引領工業4.0的發展。

參與設立上述「工業4.0標準化理事會」的機構包括德國聯邦信息經濟、通訊和媒體協會(Bitkom)、德國標準化學會(DIN)、德國電氣電子和資訊技術委員會(DKE)、德國機械設備製造業聯合會(VDMA)以及德國電氣工程和電子工業協會(ZVEI)。通過上述理事會的設立,德國將形成「工業4.0平台」、「工業4.0實驗室網絡」和「工業4.0標準化理事會」三大平台,共同推進工業4.0從德國走向全球的局面。

其中,「工業4.0平台」是一個負責具體推進工業4.0進程的協調機構,其下設若干個專門工作小組。日前工業4.0平台已和工業網路聯盟(Industrial Internet Consortium, IIC)的代表在瑞士蘇黎世會面,共同探討雙方分別推出架構的潛在一致性,即工業4.0參考架構模型(RAMI4.0)和工業網路參考架構(IIRA)的一致性,進而建立清晰的藍圖以確保未來的相互操作性。其他的議題還包括在IIC測試平台和I4.0測試設備基礎設施,以及工業網路標準化、架構和業務成果等領域展開合作。

一般認為這兩個領導性工業物聯網組織的積極合作,將能有效促成工業物聯網的普及。IIC是由AT&T、Cisco、GE、IBM 與英特爾所共同組成,希望透過採用開放互通標準和通用架構,建立一套工業物聯網智慧系統,將所有的智慧型設備、工業機器、人員、流程與資料通連結在一起,以此降低未來在工業應用和流程上,所需花費的人力時間和操作複雜度。

推動生產力4.0  AIoTA聯盟凝聚民間力量

為因應工業4.0浪潮來襲,我國行政院也已核定「生產力4.0發展方案」,聚焦於製造業、服務業及農業,在製造業方面,將結合台灣擅長的精密機械與資通訊技術,提升高值內銷並創造高端外銷,連結全球市場,提升整體產業國際競爭力,達到「擴大市場內需,創造外銷契機」的目標。

除政府外,瞄準工業4.0及工業物聯網所將帶動的龐大商機,台灣產業界也展開多方合作,例如日前成立的「亞洲物聯網聯盟(AIoTA)」,成立宗旨在於建立一個物聯網合作夥伴平臺,能善用臺灣產業鏈的IT強項,讓上中下游彼此建立更緊密的合作關係,來加快跨產業的不同應用合作,包括製造、公共、交通、醫療、服務,以及農業等。該聯盟初期成員有20多家,涵蓋IT廠、企業、法人和新創公司等,目前的成員包括有億光電子、欣興電子、美聯社、遠傳電信、大同醫護、Works Systems等。

為了要擴展臺灣在全球物聯網市場的布局,AIoTA聯盟也宣布將與工業物聯網聯盟(Industrial Internet Consortium;IIC)攜手合作來加快建立一個健全的物聯網產業生態系。目前AIoTA聯盟計畫優先將農業領域的IoT應用,運用在IIC架構下的IoT試驗平臺上,來進行IoT場域實作,未來測試通過以後,其他國家廠商若有興趣也能加以採用,藉此增加臺灣廠商在國際的能見度。除AIoTA聯盟之外,臺灣所建立的物聯網聯盟還包括由產學界發起的臺灣物聯網聯盟(TIOTA);研華科技自行籌組的WebAccess+物聯應用聯盟;以及以兩岸物聯網合作發展為主的中華物聯網聯盟等。

整體而言,從1980年代的PC時代及1995年的網際網路時代,到2010開啟的物聯網時代,隨著技術的不斷發展,全球正逐步邁入全面感知的智能化世代,而製造業也將受惠於此一概念,並透過自動化與訊息化的整合,邁入奠基於工業物聯網的智慧工廠模式,面對此趨勢,台灣擁有的強大的資通訊技術實力,預料在工業4.0時代將大有可為。

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