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實踐設備聯網與可視化的應用
邁向工業物聯網的第一步

【作者: 智動化】   2020年01月16日 星期四

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「工業4.0」是工業發展的未來式,也是許多人的現在進行式。而工業物聯網(IIoT),則是工業4.0的起手式,是實現智慧製造的關鍵基礎建設。


四零四科技工業物聯網解決方案處市場亞太區事業處開發經理林昌翰指出,工業4.0會先從兩點來體現。首先,就是設備連結成網;其次,則是從各角度取得管理點裝置的數據。藉此就能取得工廠資訊的可視化及因果關係的明確化。


工業4.0有五階段 IIoT是實現智慧製造的起點

他表示,發展工業4.0會經歷4至5個階段。第1階段,為廠商利用機台進行大量生產,此時注重總量產,但不定期的機台故障導致生產停滯;第2階段,有歲修觀念,定期停機來做機台的維修與保養,以增加運作的穩定度;第3階段則進入工業物聯網時期,機台與感測器以網路連接,並收集生產資訊,預測維護開始出現,但此時大多都是蒐集單一數據。



圖一 :   四零四科技工業物聯網解決方案處市場亞太區事業處開發經理林昌翰與名片大小的工業物聯網閘道器UC-2100系列。
圖一 : 四零四科技工業物聯網解決方案處市場亞太區事業處開發經理林昌翰與名片大小的工業物聯網閘道器UC-2100系列。

第4與第5階段,則運用更多的感測器、I/O、IoT閘道和介面轉換器,來收集溫度、濕度、震動和電壓等多樣化的資訊,並運用人工智慧來做更精準的判斷。甚至結合ERP與CRM等系統,來做到更有效率的備料、人員管理和產能預測,最終實現企業商業模式轉變。


但導入IIoT的過程中,經常會遭遇資訊技術(IT)與現場作業技術(OT)之間的矛盾。林昌翰指出,不同於IT追求最新技術,OT在意的是穩定與耐用。然而,這種分立的情況已逐漸改變,並有IT人員加入廠務系統的協作,甚至是由IT來主導,顯見IT與OT的整合趨勢正在快速成型。



圖二 :   四零四科技工業設備連網產品事業處產品行銷部專案主任湯凱婷。
圖二 : 四零四科技工業設備連網產品事業處產品行銷部專案主任湯凱婷。

IIoT建置的四大痛點

OT面臨複雜多元的通訊協定

通訊協定紛亂是目前IIoT的挑戰之一。因不同製造商會採不同的協定,因此廠房中經常存在協定整合的問題;再者,舊機台可能不具備乙太網路,而採用串列通訊,整合也有難度。


IT與OT的整合難度大

OT熟悉自動控制技術;IT則熟悉http與雲端知識。如何整合兩端是一大挑戰。此外,生產、訂單和庫存系統的分立運作,也造成決策系統的緩慢。


網路的可靠度思維差異

IT追求速度與頻寬,對斷線的容忍度高;但OT重視網路穩定,每個封包都需要精準傳遞。因此如何滿足這兩端對網路建置需要,成為導入IIoT重要考量。


資訊安全風險日益提高

數據未加密的機台將曝露在更高的資安風險下。而資安卻是目前最被忽略的項目,尤其機台若不常更新韌體,可能面臨的風險更高。


Moxa全方位IIoT方案 解決建置痛點

四零四科技工業設備連網產品事業處產品行銷部專案主任湯凱婷指出,Moxa的NPort系列串口服務器,可將私有串口序列資料轉換為乙太介面,讓數據能以網路通訊遠端取得,此外Moxa也具備將私有協議資料轉換為上層軟體格式的能力。若機台屬更舊式的設備,Moxa的ioLogik和 ioThinx產品,可協助截取PLC訊號和三色狀態燈訊號來取得機台必要的資訊,ioThinx支援IT & OT常見的通訊協定,比如Restful API、MQTT、SNMP V3、Modbus,完整提供IT & OT的主流通訊技術。


對於需要遠端管理的業者,Moxa的IoT閘道器方案也能介接這些資訊,讓管理者與作業人員在雲端上即時觀看現場狀態。至於有更高精度與良率需求的產業,如航太和醫療,需要導入預測性維護和連接更多工業感應器。則Moxa的ioPAC與ioLogik 2500系列具備高採樣率,且能支援不同AIO和DIO組合。


此外,對於需要整合大量表計的應用,Moxa的協議轉換器支援全球主流的通訊協定,比如: Modbus、EtherNetIP、Profibus、Profinet等,能介接這些感測表計與PLC或SCADA系統。


Moxa耕耘工業乙太網路技術多年,提供可在工業環境下穩定運作的產品,自行開發的網管軟體MXstudio,讓管理者可有效率地監控大量聯網裝置,進行批量更新與配置等,也領先業界開發了TSN技術的網路設備,提供更即時的網路技術以滿足新世代的智慧製造需求。


資安風險激增 Moxa推出EtherCatch保護關鍵機台

在IIoT架構下,資訊安全更顯重要。林昌翰表示,為了達到更好的資安防護,Moxa將在2020年推出一款新的乙太網路安全產品-EtherCatch,能安裝於設備前端,並具有深度封包檢測(DPI),可保護關鍵機台。


他指出,EtherCatch可支援自動控制、樓宇自動化、資 安、電力與石化業常用的通訊協定,進行封包的檢測, 以確保資料的正確性。


展望IIoT的下一步,湯凱婷認為,隨著萬物聯網時代來 臨,低功耗廣域網路(LPWAN)將更顯重要,這也是 Moxa非常關注的技術。另外,Moxa也將會在邊緣通訊上 持續投資,協助客戶在簡單、安全、可靠的前提下,把 邊緣通訊介接到主流通訊中



圖三 :   四零四科技IIoT方案架構圖。
圖三 : 四零四科技IIoT方案架構圖。
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