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智慧概念興起 工業電腦技術持續演進
[作者 王明德]   2019年03月25日 星期一 瀏覽人次: [3999]

工廠製程講求穩定,製造設備廠商一直以來也都以此為主設計規格,效能方面由於自動化的動作並不需要用太高的規格,不過這個狀況在內外環境的變動下被打破,外在原因指的是在M型社會趨勢下,銷售產品以不同品質來區隔市場已成常態,而產品品質的要求必先源自於生產設備的精準,因此外在環境便刺激出製程設備的變動;內在因素則是隨著IT技術的日益精進,過去效能高但在穩定度上頗有爭議的產品,問題都已漸獲解決,在此同時購置成本並未增加,在選項更佳而成本不變的情況下,製程設備開始起了新變革。


軟硬相輔 自動化開啟智慧大門

就自動化系統這幾年的變化來看,智慧化是最重要的趨勢,這波智慧製造革命是強調OT與IT系統的整合,而過去工業電腦的架構多沿襲消費性電腦發展,也就是IT架構,因此在異系統之間的整合方面,會比一般傳統型自動化系統更為容易。


而因應自動化控制近年來的發展,工業電腦內部規格也有大幅提升。在CPU方面,Intel把持市場已久,幾乎全球的大型工業電腦廠商都與其有或多或少的聯盟、合作關係;至於儲存載體,雖然沒有獨霸的廠商,但是在規格上,硬碟一直是不二的選擇。這二個工業電腦的重要組件,過去都為大型廠商或既有規格所壟斷,但是從2005年至今,原有的市場秩序已逐漸被打破。



圖1 : 因應自動化控制近年來的發展,工業電腦內部規格也有大幅提升。(source:Vogel Italia)
圖1 : 因應自動化控制近年來的發展,工業電腦內部規格也有大幅提升。(source:Vogel Italia)

有愈來愈多的廠商開始跨入工業電腦的領域,企業主在採購工業電腦產品時,也不再如以往只有單一選項。不過,擁有多重選擇,同時也意味著IT部門必須身負更多的責任,因此,在評估設備架構之前,IT人員必須了解企業的產業特性與目前市面上產品選項,才能有效打造出所需要的架構。


工業電腦的CPU與消費性電腦一樣,長久以來都為Intel所獨大,甚至可說是獨占,主要原因除了Intel的強勢作為,讓其他廠商無法見縫插針外,Intel憑藉大規模的資產,足以對工業電腦廠商做出產品長供期的保證,也是原因之一。


而另一CPU大廠AMD,由於過去一直專心在桌上型電腦市場與Intel競爭,無暇將眼光轉移至其他領域,因此,遲至後期做出長供期保證,但是在市場先機已失的態勢下,仍難與Intel競爭,不過隨著布局時間的拉長,如今已有一定程度的市佔率。


AMD當年是先從較低階的CPU開始切入工業電腦市場,再循線往中高階發展,此策略的原因在於:一、AMD向來號稱其產品有著3L(Low Power Consumption、Low Price、Longevity)的特色,特別適合在低階市場發展;二、當工業電腦逐漸跨出工控領域,而朝更多垂直應用市場發展時,中高階CPU成為這些應用的必要規格,Intel逐步往此方向走,因此低階市場AMD有了機會。


工業儲存市場掀起波瀾

不過,就目前的工業電腦應用比例來看,儘管是低階產品,但是工控仍占有最大的市場,在AMD大舉進軍後,Intel也回頭鞏固市場,就技術層面來看,由於低階CPU的技術已相當成熟,因此這個部分雙方在價格上競爭,而企業用戶便可從中得利。另外,由於AMD過去在工控領域的應用案例較少,穩定度與耗電、寬溫方面,企業可委請系統整合廠商提供測試數據以為參考。



圖2 : 穩定與即時是工控設備的兩大設計重點。(source:Coleman Technologies)
圖2 : 穩定與即時是工控設備的兩大設計重點。(source:Coleman Technologies)

至於在儲存領域,硬碟一直是電腦的主要儲存載體,這裡所指的電腦,同時包括了消費性與工業電腦,不過來工業電腦這端的情況卻有了改變,SSD挾其低耗電、不怕震動、低成本的種種優勢,相關廠商開始在工業電腦領域攻城掠地,並有了不錯的成績;雖然硬碟廠商也不甘示弱的推出專為工業電腦打造的新產品,以求固守市場,不過隨著快閃記憶體容量與價格的不斷優化,如今已成為工業電腦的主要選擇。


上述談到的功能需求與穩定的二大特質,讓工業電腦開始發展出異於消費性電腦的硬體架構。由於消費性電腦必須符合使用者龐大的個人儲存需求,因此,不得不配備大容量的儲存裝置,目前最大量的標準硬體就是硬碟。


而沿襲消費性電腦架構的工業電腦,一直以來也概括承接了相同的架構,不過,就工業電腦的應用領域需求觀之,由於對資料儲存的需求並不高,因此,大容量的硬碟對工業電腦使用者來說,僅是聊備一格,甚至有點華而不實的意味。除了容量過高之外,硬碟利用機械動作進行資料存取,導致故障率較高也是缺點之一,因為工業控制目前仍是工業電腦最大的應用領域,在工廠環境中,製造設備的震動頻率與強度都遠高於一般消費電腦的使用環境,這對專為消費性電腦而設計的硬碟來說,可說是極大的考驗。


相對於硬碟的使用缺陷,快閃記憶體幾乎可以克服所有困難。由於快閃記憶體是採IC電路的運作來存取資料,因此可以輕易解決震動的問題,另外,像是低耗電、寬溫等特性,也都正好符合工控環境的需求,雖然快閃記憶體的儲存單位成本較高,但是工業控制領域對於成本的要求,向來不如消費性電腦錙銖必較,只要產品合用,些微增加的成本並不會影響到其採購意願。


目前包括原以消費性產品為主力的記憶體廠商,都已陸續推出工業規格的快閃記憶體,尤其是近年來快閃記憶體的技術大幅躍進,多數工業電腦廠商都將快閃記憶體列為主要配備。


就需求面來看,快閃記憶體會在工控等對儲存載體要求較高的環境有所發展;至於硬碟,則在環境較安定、儲存需求較高的應用,如POS或安全監控等,繼續主導市場。也就是說,未來市場勢將出現二種儲存載體選擇的工業電腦架構,企業考量規格時,可先從本身的容量需求、設備環境這兩點深思,再佐以系統整合業者的意見,便能挑選初符合需求的架構。


**刊頭圖(source:Junk Mail)


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