工業物聯網-從終端發起的革命

隨著網路技術的蓬勃發展與迅速普及,使人們可透過網路達到即時、零距離的互動。近年來可連網的裝置如雨後春筍般快速出現,一個萬物聯網且人們可透過網路與之互動的願景也越來越清晰,一場從終端所發起的革命也孕育而生。


工業物聯網(Industrial Internet of Things,IIoT)

物聯網(Internet of Things,IoT)是一種計算裝置、機械、數位機器相互關聯的系統,工業物聯網則是應用在工業上的物聯網,透過IIoT 將資訊技術(IT)、通訊技術(CT) 、運營技術(OT) 融合利用雲端運算完善和優化過程控制,達到較高程度的自動化。並結合現有的資訊系統(ERP、MES)及現場生產流程,以達到工業4.0 所期望的虛實整合願景。


工業物聯網技術背景

IIoT

IIoT 相關技術涵蓋面相當廣泛,主要區分為資訊技術(IT)、通訊技術(CT)、運營技術(OT)三個層面:

  • 資訊技術(Information Technology):資訊技術就是將語音、圖像、文字、數字等資料做收集、處理、儲存的技術。廣義而言包含了電腦軟硬體、網路與通訊技術、資料儲存、資料分析、資料應用。
  • 通訊技術(Communication Technology) :通訊技術是指將資訊從一個地點傳送到另一個地點所採取的方法和技術,主要有網路交換、無線通訊、行動通訊等等。
  • 運營技術(Operational Technology):OT是一種直接監督與控制實體設備執行情況的的技術,主要涉及工業控制系統(Industrial Control System,ICS),其中包括分散式控制系統、SCADA、可程式化邏輯控制器(Programmable Logic Controller,PLC)、遠端終端裝置(Remote Terminal Unit,RTU)以及智能電子裝置。

工業物聯網架構

IIoT的架構從最底層往上堆疊分別為:實體層(physical layer)、網路層(network layer)、服務層(service layer)、應用層(application layer)。

應用層  以IT做為技術背景,將服務層所處理過的有效資料應用在各式系統軟體中,如:ERP、MES、APS、SCM、CRM等等…
服務層  以IT作為技術背景,將網路層所傳遞的資料做儲存、分析,並轉化為有用資訊提供給應用層使用。常見的技術有:雲端運算、大數據、BI、人工智慧、機器學習
網路層  網路層主要負責服務層與實體層之間的資料與控制指令傳遞,常用到的技術皆屬跟CT 技術有關,如:Wifi、ZigBee、Bluetooth、TCP/IP 等等…
實體層  與生產機台、硬體設備、收集機台參數的設備、大部分的OT相關技術都歸屬在實體層,如:PLC、Sensor、AOI、RFID、邊緣運算等等…
工業物聯網架構

工業物聯網實現階段

設備智能化將機台生產數據透過網路將資料傳遞出去。雖然近幾年的新機台都具備完善的連網功能,但更換機台並不是一件容易的事情,除了考量金額以外還需另外考量產出品質、折舊攤提年限等等…所以外掛 Sensor 比較符合成本效益。
設備全面互聯 當設備智能化之後下一階段就是搭建IIoT網路層將,透過各式CT 技術搭建好機台傳遞生產資訊的路徑,並在此路徑終端建立資料蒐集平台或稱資料池(Data pool)以便資料彙整與分析。
深度的資料應用當資料池的量足夠多時,即可進入下一階段建置服務層。透過大數據分析、雲端運算等相關IT技術,將資料建模、分析、優化,將資料轉換成有效資料供人使用。
運算邊緣化當所有的資料都透過雲端運算處理時,伺服器的負載將會很重。邊緣運算則是將一些簡易的運算邏輯挪至實體層處理,如此一來可避免接收不必要的資料,也因為不用傳遞到雲端所以可以縮短反應時間。
創新的服務模式         當生產面優化後,下一個階段就是思考創新的服務模式。透過智能終端、資訊處理等技術,實現傳統工業升級,提高産業價值和激發産業創新。
工業物聯網實現階段

工業物聯網資訊安全

將OT環境連結網際網路,可即時汲取產生資料讓企業更容易掌握生產時況。但如果沒有做好網路安全防護可能會變成資訊安全破口,導致營運中斷和金錢損失,甚至是其他可怕的後果。所以要保護資訊安全,可針對以下幾點做強化:

  • 對惡意軟體感染的定期監控和偵測。
  • 對異常狀況更佳的威脅能見度和早期偵測。
  • 主動預防IT和OT間的威脅和攻擊。
  • 資料傳輸防護。
  • 新世代IPS來防止漏洞攻擊。
  • 跨資料中心和雲端的伺服器和應用程式保護。

參考連結:資安趨勢部落格 – 什麼是工業物聯網(IIoT)?


結語

於2011年的德國漢諾威工業博覽會中所提出的工業4.0概念就是透過 IoT 構成一個虛實整合的願景,期望透過終端設備引爆新一場的工業革命。但只靠 IIoT 是無法實踐工業4.0,IIoT 僅可視為武俠小說中的招式,還須搭配上「精實生產」這個心法才可以將工業4.0 發揮的淋漓盡致。


延伸閱讀:精實生產-工業4.0的關鍵拼圖