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关键元件到位 智慧工厂迈步向前
「5G智慧工厂AIoT系统建置研讨会」特别报导

【作者: 編輯部】2021年11月26日 星期五

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毫米波网路、无线感测、智慧边缘、5G智慧产线 5G启用,宣告第五代的行动通讯正式来临。而对工业应用来说,更令人兴奋的是,新兴的毫米波(mmWave)也即将在2022年进入垂直市场,这意味着5G即将进入它的最终完成式,真正的「高频宽、低延迟、大连结」。 这三大特色,正是实现一座智慧工厂的关键要素,也因此,5G的完整实施,将为产业生产带来革命性的发展,所以思索如何结合并透过5G网路,来完整发挥出智慧制造的真正潜能,将是接下来智慧业者的重要课题。以下内容是编辑部的「5G智慧工厂AIoT系统建置研讨会」特别报导。


Silicon Labs:为智慧城市应用提供完整Wi-SUN解决方案

智慧城市是个很大的应用场景,从智慧家庭开始发展后,市场关注的脚步也开始放在智慧城市中,例如灯号、交通号志、能源管理、或者油与瓦斯的生产与管控,电表、温湿度控制,油槽流量的控制等,这些广泛的物联网应用,都可以并入到智慧城市的应用范畴之中。


Silicon Labs资深应用工程师林仕文指出,Silicon Labs以Wi-SUN技术开创IoT新市场机会,并加速智慧城市应用软体开发。获认证的Silicon Labs Wi-SUN解决方案结合EFR32硬体平台、功能齐全的IPv6网路堆叠以及进阶的开发工具,提供从智慧电表基础建设(AMI)到街道照明的广泛应用网路、资产管理和智慧城市感测器,例如停车、空气品质和废弃物管理等安全的无线连接。


Wi-SUN技术使Silicon Labs产品阵容更完整,也针对大规模、远端LPWAN网路进行优化后的综合解决方案。 Wi-SUN技术为工业和智慧城市应用提供非私有架构,可使部署更具扩展性、弹性和安全性。



图一 : Silicon Labs资深应用工程师林仕文
图一 : Silicon Labs资深应用工程师林仕文

Wi-SUN是IPv6 sub-GHz网状技术,适用于智慧城市和智能公用事业应用。 Wi-SUN透过实现可互操作、多服务和安全的无线网状网络,可以为服务提供商、公用事业、政府单位和其他企业带来无处不在的智能网路。 Wi-SUN可用于大规模室外物联网无线通信网络,应用范围广泛,涵盖线路供电和电池供电节点。


Wi-SUN具有远距、大数据传输量和IPv6支援功能,可进行扩展建构,让城市和延伸郊区的无线基础设施更容易普及。 Silicon Labs的Wi-SUN技术已通过无缝LPWAN连接全球产业协会Wi-SUN 联盟认证。 Wi-SUN建立于标准网路协议和API的基础上,使开发人员能够扩展现有的基础架构平台,并为各种工业和智慧城市的工作流程服务添加全新或新兴的应用程式。


EFR32xG12是Silicon Labs第一个支援Wi-SUN的无线SoC产品系列,这款产品为32位元Arm Cortex-M4平台,具有1MB的快闪记忆体和256 kB的RAM,属于sub-GHz频率的整合+20 dBm PA。 Silicon Labs目前已通过Wi-SUN FSK PHY认证,现正与主要客户合作将经完全认证之Wi-SUN应用导入市场。


安驰科技:建构智慧建筑及厂房之能源数位转型对策

在全球减碳的趋势下,各国都陆续订出了相关的减碳目标。目前全球目标是在2030年前减少20%碳排放,在2050年之前减少50%的碳排放。在这样的规划之下,再生能源就变得非常重要,智能电网是不可或缺的解决之道。而AMI与ESS也成为了其中的关键要素。


安驰科技产品市场部副理蔡胜伟指出,「巴黎协定」中制订的长期目标,希望透过「绿能转型」和对「再生能源」的投资,遏制全球暖化趋势,但绿电昂贵且不如可调配的燃煤、核能持续。以我国来说,半导体高科技产业乃不可或缺的经济支柱,每当突发停电事故,都势必造成巨额损失。为确保供电稳定、达到「削峰填谷」目的,半导体通路商安驰科技(ANStek)以ADI电力量测IC、BMS电池管理系统,及ESS智慧储能模组为基础,完备智慧电网和能源储存管理系统,建构智慧建筑及厂房之能源数位转型对策。



图二 : 安驰科技产品市场部??理蔡胜伟
图二 : 安驰科技产品市场部??理蔡胜伟

ADI的电源监控智慧电表解决方案包括了电能表,主要是用于计费,电能计量是其主要的功能。其他功能还可以进行包括电参数量测、费控、多费率等功能。至于电力参数量测或用电监控产品则主要用于侦测电网参数及负载状况,包括电流、电压功率、频率等电参数的量测。 AMI智慧电表是能源监控管理的核心关键。台电近年正逐步换装AMI智慧电表,布建完整后,不仅可即时监控分析小区域用电状况,作为电力精确控管和调配的依据;用户也能随时透过手机APP,知道即时用电状况。


至于在能量储存系统(ESS)和电池管理系统(BMS)的应用上,ADI扮演的角色,在于电池芯的电压和温度监控。 LTC681x和ADBMS681x系列晶片,是以其低错误率和isoSPI技术所知名,并提供与MCU完全隔离的通讯介面,可搜集电池资讯,同时管理电池状态,而系统还能针对单颗电池芯进行放电和平衡,将模组平衡到最低电芯电压或平均电压,以延长电池寿命。


ADI所推出的「Eagle Eye」空间人数统计系统,可以透过精确、即时、安全的人数计算功能,及后端数据采集和分析,除了加强和优化大楼及人员空间使用率,还能结合其他传感器、数据分析,调整照明、空调需求,预测空气流动、优化环境舒适度。


工研院南分院:AMR加速发展实现零接触生活


图三 : 工研院南分院智慧制造服务系统组??组长李坤敏
图三 : 工研院南分院智慧制造服务系统组??组长李坤敏

从4G进展到5G,主要的差异在于低延迟、高频宽等。一般来说,5G比较好的应用包括了自动控制,或者无人车等,这些都会需要用到低延迟的特性。而5G大频宽则可以满足行动应用的需要。接下来不只是智慧工厂,连生活中都可以使用到5G,例如MAAS(Mobility as a Service)的概念就是一个很好的案例。


工研院南分院智慧制造服务系统组副组长李坤敏指出,事实上,疫情已经逐渐翻转生活形态,零接触的生活形态也已经成形。其中,由于疫情造成人力缺乏与不确定性,因此以机器来取代人力也成为趋势。未来将逐步以AMR优先支援防疫消毒、物流配送等应用以解决疫情时期的迫切需求。而AMR的发展趋势,也将以防疫消毒与配送,实现零接触为优先。


西门子:透过数位化转型取得进一步商机


图四 : 台湾西门子数位工业资深产品经理林瑞媛
图四 : 台湾西门子数位工业资深产品经理林瑞媛

在工厂的制造上,顺利透过数位化转型,才能取得进一步的商机。目前数位化的作法有很多,例如在物件上贴上标签,来形成生产履历。目前许多工厂已经开始进行化生产,透过建立有效率与智慧化的网路系统,并设计智慧型的连结。


台湾西门子数位工业资深产品经理林瑞媛指出,而要考量到网路架构是否有更多的变化,还需要通盘研究既有的网路架构能否支援到未来的应用。现在有很多不确定的物件都需要进行整合,因此必须找到更好的方式来进行整合。此外还有未固定的设备也必须精确定位,才能快速掌握。为了在商业竞争中取得先机,就必须要让整体工厂的资讯更为透明,才能掌握到更好的商机。目前市场上的5G设备多以Release 15为主,一般认为需要到Release 18的规格确定后,才算是5G真正的完成点。


戴尔科技:透过大数据平台IT整合架构打造创意


图五 : 戴尔科技集团资深技术顾问黄敏俊
图五 : 戴尔科技集团资深技术顾问黄敏俊

数位转型的重点,在于让数据变得有意义。 DIGI-DATA的蓝图,就是要协助企业以数据为本,加速智能转型。数据的资本化就是要让数据变得更有价值,透过收集的方式来获得更多资讯,收集之后还必须进行妥善的保存,接下来是数据分析,不论透过人工智慧(AI)、机器学习(ML)或深度学习(DL)。最重要的还包括数据防护,如果真的数据防护被攻破了,还要有最后一道的防线来提供最终的保护。但如果数据都没了,那就无法再重新再来。


戴尔科技集团资深技术顾问黄敏俊指出,为了打造创意韧性,就必须透过极致大数据平台IT整合架构。工具善其事,必先利其器。这其中的事就是创意的实现,器则是极致的大数据平台IT整合架构。这样的平台优势在于高效能、极大扩充性、极高可用性、开放与开源,以及高性价比等特色。


中华电信电信学院:以软体定义弥补硬体的不足


图六 : 中华电信电信学院高雄所林禛吉
图六 : 中华电信电信学院高雄所林禛吉

用软体定义可以用来弥补硬体的不足,这也是之所以要导入新一代软体定义网路方案(SDN)的主要用意。目前新一代的企业网路市场正在发展中,预计全球SDN市场将从2018年的88亿美元,成长到2023年的289亿美元,年复合成长率达26.8%。由于IT转型建构了现代化技术的基础架构,降低对于手动与难以维护之旧有技术的依赖,也让企业纷纷开始踏上转型之路。


中华电信电信学院高雄所林禛吉表示,导入SDN的优点在于降低网路设定成本、降低资安事件冲击、降低解决障碍成本、以及降低政策最佳化成本。别是今日物联网的资安威胁来自于新型态的攻击手法,这也已经成为企业网路一大安全管控重点,SDN以隔离、接取管控与单一网路方案,因此可以成为安全性更高的网路架构。


艾讯:强化工业关键基础设施的网路安全


图七 : 众至产品行销经理王建忠
图七 : 众至产品行销经理王建忠

新能源包括水力风力太阳能,经过物理性质的市电转换器,一般的PC与闸道器装置,无法在这种严苛环境下,会导致失效。而电厂中杂讯高,容易影响整体场域运作的可能性,因此防护隔离是必要的。此外例如石化工业场域,有油气存在的环境,静电容易造成火花与爆炸危险。艾讯IIOT产品企划部经理吕柏冠指出,艾讯研发的产品会针对这样的课题去做出解决方案,包括IO连接埠,都会具有隔离的特性。


众至产品行销经理王建忠表示,OT与IT的区隔日渐模糊,但本质上的差异依然存在,强化关键基础设施的网路安全,应从了解OT与IT之间的差别开始做起。不能让IT与OT技术支援与管理作业个别进行,只要OT的应用牵涉到现场设备与系统的监控,就会与业务或企业系统产生关连性。


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