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架構工業物聯網 須突破4大困境
[作者 編輯部]   2018年08月01日 星期三 瀏覽人次: [2646]

工業4.0翻轉全球製造市場,面對這波智慧浪潮的衝擊,全球製造業開始制定相關策略,積極推動數位轉型,不過對多數製造業者而言,智慧化是全新概念,尤其做為智慧製造運作骨幹的工業物聯網(IIoT),主要訴求IT與OT系統整合,兩套截然不同的系統必須密切連結,系統才能產生效益。工業物聯網重新定義了製造系統,唯有完整了解建置意義,才能充分掌握其功能設計走向與背後思維。



圖1 : 圖左至右為四零四科技(MOXA)亞太區事業處台灣業務部副理林昌翰、全球行銷企劃處專員王晉聲、全球行銷企劃處專案經理陳建銘。(攝影/SmartAuto)
圖1 : 圖左至右為四零四科技(MOXA)亞太區事業處台灣業務部副理林昌翰、全球行銷企劃處專員王晉聲、全球行銷企劃處專案經理陳建銘。(攝影/SmartAuto)

工業物聯網透過第一線機台的全面聯網,完整擷取其運作數據,並傳送到後端系統,進行運算、分析,從而提升整體設備效率,並制定出最佳化生產策略。在此一願景的驅動下,全球製造業的工業物聯網布建速度加快,波士頓數據分析公司Lux Research在2018年初的報告預估,2020全球工業物聯網總產值將達過1,500億美元,所連結的設備會超過百億台。然而如此龐大聯網設備所產生的龐大數據,將對製造業帶來嚴峻考驗,無論是設備或管理者都必須具有足夠智慧,才能將工業物聯網概念套用至企業的營運模式,為企業帶來絕佳效益。


建置工業物聯網的4大考量

工業物聯網所帶來的效益無庸置疑,不過導入仍有一定難度,四零四科技(MOXA)就指出,製造業者在建置系統時,必須特別注意4個問題。首先是「連結以往未連接設備的問題」,對企業來說,製造設備是最重要的生財器具,在購入成本與穩地度考量下,多數生產設備使用年限都相當久,但這些舊有設備未必具有與新系統相連的設計,而且在製造領域中,存在著不同的fieldbus通訊協定與標準, 而且這些通訊協定之間無法互通,必須使用橋接設備串接,但這往往會使得系統架構趨於複雜,影響其效率與穩定度。


第2個問題是「OT與IT領域的溝通問題」,OT與IT系統是製造業運作的兩大系統,OT系統主掌製造現場中的所有運作設備與機台,此一系統的封閉性十足,無法連結到不支援私有通訊協定的設備與網路;IT系統則應用於管理端,其設備與功能都是日常可見,其開放性相當高。IT與OT雖是製造業的兩大系統,不過都各有其通訊技術,且兩者並不相容,但工業物聯網的主要訴求是IT與OT系統的整合,讓數據可以無縫的快速流動,因此這兩套系統如何緊密鏈結,會是必要課題。


第3個問題是「資料連網的網路備援(冗餘)需求」,打造工業物聯網系統時,會希望盡量納入旗下所有設備系統,讓架構達到最高完整度,不過網內的設備與系統越多,風險也會更高,單一節點的故障就可能影響到整體網路,要解決此一問題,管理者就必須充分了解網路通信需求,也必需考慮網路如遇到意外時的備援機制,才能降低工業物聯網因故障而停擺的機率,讓效益最大化。


圖2 : 工業物聯網已成為智慧製造的核心架構,其完整的架構將可協助管理者掌握製造設備訊息。(source:MOXA)
圖2 : 工業物聯網已成為智慧製造的核心架構,其完整的架構將可協助管理者掌握製造設備訊息。(source:MOXA)

最後則是「從LAN為主到LAN/WAN融合的網路安全演進」,前文提到,OT系統過去是封閉式架構,並不與外界網路鏈結,IT則是完全開放,易受外來攻擊,而工業物聯網是製造業的運作骨幹,一旦受到攻擊導致停擺,將帶來巨大損失,而且風險不一定會來自外部,工業物聯網的體系龐大,若未設置授權節制,每一節點都可能自由進出存取資料,系統風險將會節節升高,因此如何在確保工業物聯網的資安,將會是建置者的嚴峻考驗。


完善解決方案 建立穩定系統

對於上述問題,四零四科技(MOXA)指出,可從幾個做法著手,在傳統設備與新系統的互連問題可選擇工業等級fieldbus閘道器,在將OT系統傳輸到IT系統前先行統一通訊協定,另外則是採用OPC UA架構,統一設備端通信的標準。此外也可使用具有處理功能、安全遠端通訊、簡化資料擷取的智慧閘道器,克服OT與IT的橋接問題。至於網路的穩定性,則可從網路頻寬與備援著手,降低故障停擺機率,最後的網路資安問題,可建立縱深防禦安全架構,用以保護個別區域與單位,同時也可將故障限縮在發生單位,不至於擴散到其他區域,至於網路內部的管控,四零四科技(MOXA)建議設立IEC 62443標準,此標準被視為保護工業網路設備的最佳標準,對工業自動化與眾系統的定義相當完整。


四零四科技(MOXA)指出,工業物聯網已成為智慧製造的核心架構,其完整的架構將可協助管理者掌握製造設備訊息,並透過上層的分析運算,達到智慧化願景,不過工業物聯網的建置需要完善考量與經驗,製造業者可借助外界專業廠商的力量,加快轉型速度,深化?身競爭力。


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