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應用需求環境嚴苛 工控儲存訴求穩定
[作者 王明德]   2018年06月14日 星期四 瀏覽人次: [4680]

工控領域對儲存產品的規格需求向來特殊,由於生產設備的功能多僅止於控制,甚少有大量儲存需要,而多數製造現場環境不佳,多粉塵、多振動…等狀況,又會對設備零組件運作帶來重大考驗,因此過去工控系統的儲存裝置容量並不一定要大,但一定要夠穩定,否則一旦故障造成當機,將有可能導致整體系統停擺、生產線停機,造成重大損失。


在此考量下,傳統式硬碟雖然單位成本理想且技術成熟,但因採機械式運作,容易受到振動與粉塵的影響導致故障,除了需要大量儲存且機房環境理想的安全監控外,HDD甚少受到工控領域的青睞,一直以來Flash儲存技術都是工控設備的主流配備。


不過這幾年工業電腦的應用快速拓展,儲存技術的選擇也漸趨多元,Flash雖仍持續為主流應用,但HDD也逐漸翻身,成為部份特定領域的主要選擇,就此來看,要談工業儲存技術的發展,首先必須從工業系統近期的應用面發展來看。


專用與泛用並進

工控系統的應用發展可分成「縱」、「橫」兩個方向,「縱」的部份是指在垂直產業應用的開發,過去工業電腦廠商強調客製化,針對廠商需求量身設計,不過在部份產值大或專業門檻高的領域,如醫療、車載等,開始有廠商針對這些領域設計出專用機,與其他工業電腦產品相比,這類型產品的設計完成度較高,更適於特定領域應用,不過此類產品仍會保留一定程度的彈性,可有限度更動 I/O設計。


「橫」的部份是指泛用型平台,這類型產品以客戶最大公約數需求為設計,讓應用面極大化,在不需繁複控制或應用環境較一般的系統中,可得到最佳性價比優勢,這類產品佔目前工業電腦市場出貨比例最大,價格雖不比專用機高,不過其利潤仍高出一般消費性PC許多。


工控系統廠商的產品發展自然也往上影響到研發策略,由於應用多元,工控系統產品類別少量多樣,且客製化比例相當高,這讓工控系統廠商設計能力的強弱,成為市場競爭條件,與其他IT產業相比,台灣工業電腦廠商投注在研發部門的資源比例都更高,而由於企業使用系統,其使用壽命較長,產品必須有長供期保證,因此台灣廠商多會與上游關鍵零組件廠商保持緊密的合作關係,一來可促進雙方技術交流,二來也有一定程度的供貨保證,讓產品服務更具可靠性,在儲存領域就是如此。


設計與服務能力是重點

隨著跨入垂直產業步伐的加快,工業電腦廠商與儲存廠商的結合也更緊密,以前述的專用機與泛用型平台為例,醫療系統屬於專用機、數位看板則屬泛用型平台,這兩塊市場由於商機龐大,被工控業者視為未來成長的主要動力,儲存業者也都看好其發展,因此在開發期雙方就會開始合作。



圖1 : 消費性市場價格戰日益激烈,儲存設備的利潤日益稀薄,多數儲存廠商有意轉往非消費應用。(攝影/王明德)
圖1 : 消費性市場價格戰日益激烈,儲存設備的利潤日益稀薄,多數儲存廠商有意轉往非消費應用。(攝影/王明德)

這兩類產品中,醫療設備的客製化程度較高,工控產品的客製化設計主要集中在這類產品,數位看板則大多偏向泛用型平台,顧名思義,客製化需求不大,至於兩者的出貨比例,大約是1:1。


工控設備的儲存裝置設計可分為兩個面向,一種是工控廠商依本身板卡的儲存考量作設計,另一種則是儲存廠商針對特殊板卡的特殊需求作設計,簡單來說,就是前者是依照儲存裝置規格來設計板卡,後者是因應板卡需求來設計儲存裝置。


從板卡端設計方式又分為兩種,一是板卡在設計時,就先預留插槽位置,至於位置大小就視所需儲存容量決定,另一種則是板卡設計時,就直接將Flash設計進去,在SMT線上打入Flash與控制器晶片,這種作法的出貨速度較快,儲存裝置貼合在板卡上,也不易因振動而容易鬆脫,不過若有Flash或控制晶片產生故障,等於整張板卡報銷,兩種作法各有利弊。


從儲存裝置端設計,考驗儲存廠商的設計與服務能力,並非所有廠商都能勝任,例如為了因應部份客戶需求,有的儲存裝置必須更動介面上的接腳設計,以符合板卡所需,這類設計雖不多,出貨量也不大,不過對於工業儲存廠商而言,此一設計能力卻是必須,這也是工業儲存產業的主要門檻。



圖2 : 多數製造現場環境不佳,對儲存元件帶來嚴苛考驗。(Source: orange-sol)
圖2 : 多數製造現場環境不佳,對儲存元件帶來嚴苛考驗。(Source: orange-sol)

隨著消費性市場價格戰日益激烈,儲存設備的利潤日益稀薄,多數儲存廠商有意轉往非消費應用,不過就這一段時間來看,成功的並不多,原因在於非消費性工業產業特性與消費性市場差異太大,前面提到的接腳特殊設計只是其一,至於在一般消費性產品不會看到的寬溫、防震…在此領域更是基本要求,儲存業者無法沿用原有的設計流程與設計團隊,就能成功取得客戶訂單。


除了各種特殊規格外,現在的工業儲存必須要能配合廠商提供設計服務,設計時由於儲存廠商是配合的一端,因此必須要有ECN(Engineering Change Notice;工程變更通知)的準備,在出貨後,還必須提供長供期備貨保證,以因應工業設備長使用壽命的特性,就算儲存廠商生產線已準備停產該型號,也必須提前通知客戶,並準備一段時間的備貨,讓設備運作穩定度獲得最大保障。


在未來趨勢方面,近期工業設備逐漸發展出小體積外觀尺寸(Small Form Factor;SFF)應用,在各硬碟廠早已停產微型硬碟的態勢下,SFF市場勢必以Flash為主。


寬溫+防震仍是必備設計

工控設備過去的小體積需求並不大,後來技術應用延伸到各類產業手持式設備後,小型化趨勢才出現,目前主要的小型化設備包括物流業者使用的手持式貨物流向紀錄器、POS延伸出來的點餐或點貨機、醫療設備、國防設備、車載設備…等,這類產品本身體積已小,能留給儲存設備的空間更為有限,因此儲存業者必須進一步縮小本身產品,以供系統業者選用。


就整體趨勢來看,未來工業儲存的規格設計走向相當清晰,寬溫、防震仍會是必備設計,容量需求則視產業應用而定,會有大量資料儲存的應用主要為安全監控系統、搭配行車紀錄器的車載電腦等,其他應用不是不需大量儲存,就是透過通訊技術從雲端存取,不一定非得把所有資料都儲存終端,至於SFF目前可算是工控設備應用的分支,雖不致成於主流,不過在需要手持式設備的系統中,將成為不可或缺的設計。


**刊頭攝影/王明德


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