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關鍵元件到位 智慧工廠邁步向前
「5G智慧工廠AIoT系統建置研討會」特別報導

【作者: 編輯部】   2021年11月26日 星期五

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毫米波網路、無線感測、智慧邊緣、5G智慧產線 5G啟用,宣告第五代的行動通訊正式來臨。而對工業應用來說,更令人興奮的是,新興的毫米波(mmWave)也即將在2022年進入垂直市場,這意味著5G即將進入它的最終完成式,真正的「高頻寬、低延遲、大連結」。 這三大特色,正是實現一座智慧工廠的關鍵要素,也因此,5G的完整實施,將為產業生產帶來革命性的發展,所以思索如何結合並透過5G網路,來完整發揮出智慧製造的真正潛能,將是接下來智慧業者的重要課題。以下內容是編輯部的「5G智慧工廠AIoT系統建置研討會」特別報導。


Silicon Labs:為智慧城市應用提供完整Wi-SUN解決方案

智慧城市是個很大的應用場景,從智慧家庭開始發展後,市場關注的腳步也開始放在智慧城市中,例如燈號、交通號誌、能源管理、或者油與瓦斯的生產與管控,電表、溫濕度控制,油槽流量的控制等,這些廣泛的物聯網應用,都可以併入到智慧城市的應用範疇之中。


Silicon Labs資深應用工程師林仕文指出,Silicon Labs以Wi-SUN技術開創IoT新市場機會,並加速智慧城市應用軟體開發。獲認證的Silicon Labs Wi-SUN解決方案結合EFR32硬體平台、功能齊全的IPv6網路堆疊以及進階的開發工具,提供從智慧電表基礎建設(AMI)到街道照明的廣泛應用網路、資產管理和智慧城市感測器,例如停車、空氣品質和廢棄物管理等安全的無線連接。


Wi-SUN技術使Silicon Labs產品陣容更完整,也針對大規模、遠端LPWAN網路進行優化後的綜合解決方案。Wi-SUN技術為工業和智慧城市應用提供非私有架構,可使部署更具擴展性、彈性和安全性。



圖一 : Silicon Labs資深應用工程師林仕文
圖一 : Silicon Labs資深應用工程師林仕文

Wi-SUN是IPv6 sub-GHz網狀技術,適用於智慧城市和智能公用事業應用。Wi-SUN透過實現可互操作、多服務和安全的無線網狀網絡,可以為服務提供商、公用事業、政府單位和其他企業帶來無處不在的智能網路。Wi-SUN可用於大規模室外物聯網無線通信網絡,應用範圍廣泛,涵蓋線路供電和電池供電節點。


Wi-SUN具有遠距、大數據傳輸量和IPv6支援功能,可進行擴展建構,讓城市和延伸郊區的無線基礎設施更容易普及。Silicon Labs的Wi-SUN技術已通過無縫LPWAN連接全球產業協會Wi-SUN 聯盟認證。Wi-SUN建立於標準網路協議和API的基礎上,使開發人員能夠擴展現有的基礎架構平台,並為各種工業和智慧城市的工作流程服務添加全新或新興的應用程式。


EFR32xG12是Silicon Labs第一個支援Wi-SUN的無線SoC產品系列,這款產品為32位元Arm Cortex-M4平台,具有1MB的快閃記憶體和256 kB的RAM,屬於sub-GHz頻率的整合+20 dBm PA。Silicon Labs目前已通過Wi-SUN FSK PHY認證,現正與主要客戶合作將經完全認證之Wi-SUN應用導入市場。


安馳科技:建構智慧建築及廠房之能源數位轉型對策

在全球減碳的趨勢下,各國都陸續訂出了相關的減碳目標。目前全球目標是在2030年前減少20%碳排放,在2050年之前減少50%的碳排放。在這樣的規劃之下,再生能源就變得非常重要,智能電網是不可或缺的解決之道。而AMI與ESS也成為了其中的關鍵要素。


安馳科技產品市場部副理蔡勝偉指出,「巴黎協定」中制訂的長期目標,希望透過「綠能轉型」和對「再生能源」的投資,遏制全球暖化趨勢,但綠電昂貴且不如可調配的燃煤、核能持續。以我國來說,半導體高科技產業乃不可或缺的經濟支柱,每當突發停電事故,都勢必造成鉅額損失。為確保供電穩定、達到「削峰填谷」目的,半導體通路商安馳科技(ANStek)以ADI電力量測IC、BMS電池管理系統,及ESS智慧儲能模組為基礎,完備智慧電網和能源儲存管理系統,建構智慧建築及廠房之能源數位轉型對策。



圖二 : 安馳科技產品市場部副理蔡勝偉
圖二 : 安馳科技產品市場部副理蔡勝偉

ADI的電源監控智慧電表解決方案包括了電能表,主要是用於計費,電能計量是其主要的功能。其他功能還可以進行包括電參數量測、費控、多費率等功能。至於電力參數量測或用電監控產品則主要用於偵測電網參數及負載狀況,包括電流、電壓功率、頻率等電參數的量測。AMI智慧電表是能源監控管理的核心關鍵。台電近年正逐步換裝AMI智慧電表,佈建完整後,不僅可即時監控分析小區域用電狀況,作為電力精確控管和調配的依據;用戶也能隨時透過手機APP,知道即時用電狀況。


至於在能量儲存系統(ESS)和電池管理系統(BMS)的應用上,ADI扮演的角色,在於電池芯的電壓和溫度監控。LTC681x和ADBMS681x系列晶片,是以其低錯誤率和isoSPI技術所知名,並提供與MCU完全隔離的通訊介面,可蒐集電池資訊,同時管理電池狀態,而系統還能針對單顆電池芯進行放電和平衡,將模組平衡到最低電芯電壓或平均電壓,以延長電池壽命。


ADI所推出的「Eagle Eye」空間人數統計系統,可以透過精確、即時、安全的人數計算功能,及後端數據採集和分析,除了加強和優化大樓及人員空間使用率,還能結合其他傳感器、數據分析,調整照明、空調需求,預測空氣流動、優化環境舒適度。


工研院南分院:AMR加速發展實現零接觸生活


圖三 : 工研院南分院智慧製造服務系統組副組長李坤敏
圖三 : 工研院南分院智慧製造服務系統組副組長李坤敏

從4G進展到5G,主要的差異在於低延遲、高頻寬等。一般來說,5G比較好的應用包括了自動控制,或者無人車等,這些都會需要用到低延遲的特性。而5G大頻寬則可以滿足行動應用的需要。接下來不只是智慧工廠,連生活中都可以使用到5G,例如MAAS(Mobility as a Service)的概念就是一個很好的案例。


工研院南分院智慧製造服務系統組副組長李坤敏指出,事實上,疫情已經逐漸翻轉生活形態,零接觸的生活形態也已經成形。其中,由於疫情造成人力缺乏與不確定性,因此以機器來取代人力也成為趨勢。未來將逐步以AMR優先支援防疫消毒、物流配送等應用以解決疫情時期的迫切需求。而AMR的發展趨勢,也將以防疫消毒與配送,實現零接觸為優先。


西門子:透過數位化轉型取得進一步商機


圖四 : 台灣西門子數位工業資深產品經理林瑞媛
圖四 : 台灣西門子數位工業資深產品經理林瑞媛

在工廠的製造上,順利透過數位化轉型,才能取得進一步的商機。目前數位化的作法有很多,例如在物件上貼上標籤,來形成生產履歷。目前許多工廠已經開始進行化生產,透過建立有效率與智慧化的網路系統,並設計智慧型的連結。


台灣西門子數位工業資深產品經理林瑞媛指出,而要考量到網路架構是否有更多的變化,還需要通盤研究既有的網路架構能否支援到未來的應用。現在有很多不確定的物件都需要進行整合,因此必須找到更好的方式來進行整合。此外還有未固定的設備也必須精確定位,才能快速掌握。為了在商業競爭中取得先機,就必須要讓整體工廠的資訊更為透明,才能掌握到更好的商機。目前市場上的5G設備多以Release 15為主,一般認為需要到Release 18的規格確定後,才算是5G真正的完成點。


戴爾科技:透過大數據平台IT整合架構打造創意


圖五 : 戴爾科技集團資深技術顧問黃敏俊
圖五 : 戴爾科技集團資深技術顧問黃敏俊

數位轉型的重點,在於讓數據變得有意義。DIGI-DATA的藍圖,就是要協助企業以數據為本,加速智能轉型。數據的資本化就是要讓數據變得更有價值,透過收集的方式來獲得更多資訊,收集之後還必須進行妥善的保存,接下來是數據分析,不論透過人工智慧(AI)、機器學習(ML)或深度學習(DL)。最重要的還包括數據防護,如果真的數據防護被攻破了,還要有最後一道的防線來提供最終的保護。但如果數據都沒了,那就無法再重新再來。


戴爾科技集團資深技術顧問黃敏俊指出,為了打造創意韌性,就必須透過極致大數據平台IT整合架構。工具善其事,必先利其器。這其中的事就是創意的實現,器則是極致的大數據平台IT整合架構。這樣的平台優勢在於高效能、極大擴充性、極高可用性、開放與開源,以及高性價比等特色。


中華電信電信學院:以軟體定義彌補硬體的不足


圖六 : 中華電信電信學院高雄所林禛吉
圖六 : 中華電信電信學院高雄所林禛吉

用軟體定義可以用來彌補硬體的不足,這也是之所以要導入新一代軟體定義網路方案(SDN)的主要用意。目前新一代的企業網路市場正在發展中,預計全球SDN市場將從2018年的88億美元,成長到2023年的289億美元,年複合成長率達26.8%。由於IT轉型建構了現代化技術的基礎架構,降低對於手動與難以維護之舊有技術的依賴,也讓企業紛紛開始踏上轉型之路。


中華電信電信學院高雄所林禛吉表示,導入SDN的優點在於降低網路設定成本、降低資安事件衝擊、降低解決障礙成本、以及降低政策最佳化成本。別是今日物聯網的資安威脅來自於新型態的攻擊手法,這也已經成為企業網路一大安全管控重點,SDN以隔離、接取管控與單一網路方案,因此可以成為安全性更高的網路架構。


艾訊:強化工業關鍵基礎設施的網路安全


圖七 : 眾至產品行銷經理王建忠
圖七 : 眾至產品行銷經理王建忠

新能源包括水力風力太陽能,經過物理性質的市電轉換器,一般的PC與閘道器裝置,無法在這種嚴苛環境下,會導致失效。而電廠中雜訊高,容易影響整體場域運作的可能性,因此防護隔離是必要的。此外例如石化工業場域,有油氣存在的環境,靜電容易造成火花與爆炸危險。艾訊IIOT產品企劃部經理呂柏冠指出,艾訊研發的產品會針對這樣的課題去做出解決方案,包括IO連接埠,都會具有隔離的特性。


眾至產品行銷經理王建忠表示,OT與IT的區隔日漸模糊,但本質上的差異依然存在,強化關鍵基礎設施的網路安全,應從瞭解OT與IT之間的差別開始做起。不能讓IT與OT技術支援與管理作業個別進行,只要OT的應用牽涉到現場設備與系統的監控,就會與業務或企業系統產生關連性。


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