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软硬兼修 嵌入式自动化再上层楼
 

【作者: 王明德】2014年08月18日 星期一

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台湾IT产业向来偏重硬件面发展,尤其在嵌入式自动化领域,一直以来,各种客制化板卡设计与销售,都是台湾厂商的主要业务,由于面对的客户不同,嵌入式自动化与一般消费性计算机在规格需求上也有极大差异,对嵌入式自动化主要客户群-系统整合业者来说,产品的稳定度通常是挑选合作厂商的主要标准,一旦拍案定调,只要该厂商产品不出问题,大多都会长久配合,由于嵌入式自动化产品的优劣直接影响到系统整合厂商的产品质量,嵌入式自动化厂商的配合能力也决定了系统整合厂商的产品问世速度,因此在合作初期的嵌入式自动化厂商挑选对系统整合业者而言相当重要。


图一
图一

硬件是系统整合厂商对嵌入式自动化的首要要求,也是嵌入式自动化厂商的决胜战场,台湾由于地方小,厂商不论在原创或模仿的能力都相当强,因此产品通常是你有我也有,譬如说ETX规格、PXI规格、各式长短卡、嵌入式设备等,产品大同小异,因此比的是专长领域,研华董事长刘克振在2009年就指出,嵌入式自动化今后将会以垂直领域的专注发展,作为未来企业经营模式,也就是所谓的专卖店模式,就目前市场状况来看,各嵌入式自动化厂商都以特定领域如网通、医疗、博奕等进行深耕,研华由于规模庞大,因此以百货公司模式,在企业内成立五大事业群,专责各垂直产业领域发展。


工业计算机走入专卖店时代


由于各垂直产业业务性质差异相当大,因此硬件规格也有所不同,产品必须兼顾设计弹性,在这方面嵌入式自动化讲究的是客制化,为系统整合厂商量身定做产品,但系统整合厂商种类千门万种,嵌入式自动化厂商要能快速缩短学习曲线,将设计时间缩短,而且效能不能打折,一般来说一个全新的案子,嵌入式自动化厂商从设计完成到厂商出货时间约在6个月,如果有模块化组件大概可以缩短2~3个月的时间,因此设计能力与模块化产品的多寡与质量是系统整合厂商的考虑重点。


软硬兼施 提升系统价值


至于软件方面,过去多由系统整合厂商自行研发,嵌入式自动化厂商只单纯扮演硬件提供者的角色,后来开始有厂商打破这种传统分工模式,就如前文指出,台湾发展IT产业已久,硬件技术各厂商差异其实已经有限,各主流规格大多厂商都已有能力生产,在此状况下,只在硬件方面做出市场区隔,难度相当高,即便产品问世初期具有优势,也会在短时间内被追上,因此开始有业者提出软硬合一,改变以往硬件为主、软件为辅的服务模式,以软件设计区隔市场,提升产品差异化。


以软包硬的服务模式听来有点模糊,可用I∕O Port为例说明,板卡上的I∕O Port设计位置与如何阻隔,技术类似,然而不同垂直市场应用,其数据输出入比例则不尽相同,例如工具机的数据是输出多于输入,医疗设备则是相反,数据输出入比例的多寡,对I∕O Port来说并无影响,接口还是接口,仍然同时具备输出入功能,因此主要设计重点会落在软件端,以软件来对不同产业需求进行设计,方能凸显差异。


以软件提升服务价值,让软件设计不再只是硬件产品的附加价值,而是成为整体系统的必备价值,同时也改变了客户对嵌入式自动化产品的看法,过去硬件挂帅时期,客户对嵌入式自动化的价值讲究只在BOM表上,从各零组件成本来检视嵌入式自动化厂商的产品价值,这种与〝光华商场式〞的硬件贩卖模式,并不完全符合〝服务〞概念,再深一层的价值提供,才能让自身企业与产品不仅局限在硬件贩卖上。


从系统面看整体价值


举业界的安全开机(Boot Safe)软件为例,部份垂直产业的系统稳定性要求相当高,但对其操作系统(OS)效能并不十分要求,因此研华设计出与以往不同的运作型态,扬弃过去OS必须独占软件一定空间的模式,改而缩小其体积,放置在BIOS中,由于BIOS读多于写的特性,使其被破坏的机率相当低,即便被输入不当数据,也会在重开机后恢复原状,充分保护了OS的安全,这种模式可应用于学校教学教室或工厂的生产环境中,前一位操作者对系统的设定改变,在重开机后即一切如旧,像这种软件提供,就会让客户跳脱以往的硬件成本概念,不再从BOM表来计算硬件成本,而是从系统面去看整体价值。


对软件重要性的提升,并不代表硬件技术会滞留不前,硬件技术向来是嵌入式自动化厂商的核心竞争力,软件服务概念的加强,只是让产品整体价值更往上提升,在硬件方面,因应更多垂直产业的拓展,各种Form Factor产品线研发也需齐备。


其实对各垂直产业的系统整合业者来说,外观、插槽统一的制式Form Factor是一种限制,如果可能,系统整合业者当然希望有一款专门量身打造的板卡,可完全贴合系统需求,然而这种制式Form Factor以外的板卡不但成本高昂所费不赀,更有可能从此被单一板卡业者绑住,无法从其他供货厂商取得相同产品,对企业来说风险太大,因此在成本与风险的双重考虑下,采用市场既有的Form Factor产品无疑会是较佳选择。


选择适当Form Factor


但前文提到,各垂直产业应用不一,单一Form Factor无法满足所有客户需求,因此各种Form Factor标准纷纷出现,包括ATX、ETX、PC∕104等都是,这些标准的应用领域不一,ATX与ETX的应用较为普及,而部份由特殊领域延伸出来的标准,因具特殊规格,虽然无法普及应用,但在某些特定领域便如鱼得水相当适合,例如原本为军规的PC∕104,因其Pin脚数目为104而得名,PC∕104过去应用于军事领域,在抗震与宽温方面有相当卓越的表现,再加上体积小,因此在车用或部份空间有限的生产机台上相当适用。


目前Form Factor在市场上约有十几种主流标准,如果全数开发,需要相当大的资源,台湾嵌入式自动化厂商由于规模有限,除了研华是全球最大的嵌入式自动化厂商,所拓展的应用领域也非常多,各主流Form Factor产品均已齐备外,其他厂商多只戮力开发本身专注的垂直产业所需使用的规格。


谈到设计,由于嵌入式自动化产品的应用对象主要为企业而非个人,一旦系统出问题,影响层面将比个人使用严重许多,因此稳定性非常重要,在此情况下,系统初期设计的重要性就被凸显出来,对此台湾嵌入式自动化业者都在自身领域深耕已久,设计经验相当丰富,哪些系统在哪些应用有可能会出现什么状况,都已有对策,以研华为例,为避免相同事件发生,在进行新产品问世前,会先将之前遇到的问题表列出来,让部门中专长不同的工程师分别浏览,确保所有的环节都正常,各种问题都已解决。


避免Golden Simple现象


除了专长不同的研发工程师参与外,系统整合业者也应注意,嵌入式自动化厂商在研发产品时有无让生产部门一并加入设计过程,这是为了避免量产后产品质量不一的问题,有业者指出,不只IT领域,各类市场常都会出现所谓的Golden Simple现象,也就是在样品阶段或问世初期,产品质量都非常良好,但量产一段时间后,消费者会发现该产品质量开始一路下滑,这种情况的发生,除了生产企业本身成本考虑刻意造成外,产品设计者在设计时,对生产现况的了解不足,导致量产时因技术落差造成质量难以掌控,也是因素之一,因此研华在产品设计时,即将生产部门纳入,由生产部门提供生产现场的专业知识,确保产品量产后质量得以稳定。


软硬两端的齐头并进,让嵌入式自动化产品得以发挥最大价值,其中软件部份的积极布局,或许会让客户产生嵌入式自动化业者有可能深入客户Knowhow的疑虑,但其实嵌入式自动化厂商在软件端,都只作到API(Application Program Interface)而已,AP部份并不会涉入,此部份仍由客户自行掌握。


以软件服务让硬件更有价值,除了让嵌入式自动化产品更有效区隔市场、提升差异化外,也让嵌入式自动化与客户之间的关系更为紧密,受到金融海啸影响,现在市场环境并不好,许多企业的经营都选择低调以对,但这并不代表完全静止,多数客户都在此时加强产品研发,以便可掌握景气反转后的市场,在此时,嵌入式自动化以更全面、更具价值的产品,提供客户强力而周全的后盾,协助客户渡过低潮,在景气回春时,得以把握商机,创造另一波高峰。


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