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架构工业物联网 须突破4大困境
 

【作者: 編輯部】2018年08月01日 星期三

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工业4.0翻转全球制造市场,面对这波智慧浪潮的冲击,全球制造业开始制定相关策略,积极推动数位转型,不过对多数制造业者而言,智慧化是全新概念,尤其做为智慧制造运作骨干的工业物联网(IIoT),主要诉求IT与OT系统整合,两套截然不同的系统必须密切连结,系统才能产生效益。工业物联网重新定义了制造系统,唯有完整了解建置意义,才能充分掌握其功能设计走向与背後思维。



图1 : 图左至右为四零四科技(MOXA)亚太区事业处台湾业务部??理林昌翰、全球行销企划处专员王晋声、全球行销企划处专案经理陈建铭。(摄影/SmartAuto)
图1 : 图左至右为四零四科技(MOXA)亚太区事业处台湾业务部??理林昌翰、全球行销企划处专员王晋声、全球行销企划处专案经理陈建铭。(摄影/SmartAuto)

工业物联网透过第一线机台的全面联网,完整撷取其运作数据,并传送到後端系统,进行运算、分析,从而提升整体设备效率,并制定出最隹化生产策略。在此一愿景的驱动下,全球制造业的工业物联网布建速度加快,波士顿数据分析公司Lux Research在2018年初的报告预估,2020全球工业物联网总产值将达过1,500亿美元,所连结的设备会超过百亿台。然而如此庞大联网设备所产生的庞大数据,将对制造业带来严峻考验,无论是设备或管理者都必须具有足够智慧,才能将工业物联网概念套用至企业的营运模式,为企业带来绝隹效益。


建置工业物联网的4大考量

工业物联网所带来的效益无庸置疑,不过导入仍有一定难度,四零四科技(MOXA)就指出,制造业者在建置系统时,必须特别注意4个问题。首先是「连结以往未连接设备的问题」,对企业来说,制造设备是最重要的生财器具,在购入成本与稳地度考量下,多数生产设备使用年限都相当久,但这些旧有设备未必具有与新系统相连的设计,而且在制造领域中,存在着不同的fieldbus通讯协定与标准, 而且这些通讯协定之间无法互通,必须使用桥接设备串接,但这往往会使得系统架构趋於复杂,影响其效率与稳定度。


第2个问题是「OT与IT领域的沟通问题」,OT与IT系统是制造业运作的两大系统,OT系统主掌制造现场中的所有运作设备与机台,此一系统的封闭性十足,无法连结到不支援私有通讯协定的设备与网路;IT系统则应用於管理端,其设备与功能都是日常可见,其开放性相当高。IT与OT虽是制造业的两大系统,不过都各有其通讯技术,且两者并不相容,但工业物联网的主要诉求是IT与OT系统的整合,让数据可以无缝的快速流动,因此这两套系统如何紧密链结,会是必要课题。


第3个问题是「资料连网的网路备援(冗馀)需求」,打造工业物联网系统时,会希??尽量纳入旗下所有设备系统,让架构达到最高完整度,不过网内的设备与系统越多,风险也会更高,单一节点的故障就可能影响到整体网路,要解决此一问题,管理者就必须充分了解网路通信需求,也必需考虑网路如遇到意外时的备援机制,才能降低工业物联网因故障而停摆的机率,让效益最大化。


图2 : 工业物联网已成为智慧制造的核心架构,其完整的架构将可协助管理者掌握制造设备讯息。(source:MOXA)
图2 : 工业物联网已成为智慧制造的核心架构,其完整的架构将可协助管理者掌握制造设备讯息。(source:MOXA)

最後则是「从LAN为主到LAN/WAN融合的网路安全演进」,前文提到,OT系统过去是封闭式架构,并不与外界网路链结,IT则是完全开放,易受外来攻击,而工业物联网是制造业的运作骨干,一旦受到攻击导致停摆,将带来巨大损失,而且风险不一定会来自外部,工业物联网的体系庞大,若未设置授权节制,每一节点都可能自由进出存取资料,系统风险将会节节升高,因此如何在确保工业物联网的资安,将会是建置者的严峻考验。


完善解决方案 建立稳定系统

对於上述问题,四零四科技(MOXA)指出,可从几个做法着手,在传统设备与新系统的互连问题可选择工业等级fieldbus闸道器,在将OT系统传输到IT系统前先行统一通讯协定,另外则是采用OPC UA架构,统一设备端通信的标准。此外也可使用具有处理功能、安全远端通讯、简化资料撷取的智慧闸道器,克服OT与IT的桥接问题。至於网路的稳定性,则可从网路频宽与备援着手,降低故障停摆机率,最後的网路资安问题,可建立纵深防御安全架构,用以保护个别区域与单位,同时也可将故障限缩在发生单位,不至於扩散到其他区域,至於网路内部的管控,四零四科技(MOXA)建议设立IEC 62443标准,此标准被视为保护工业网路设备的最隹标准,对工业自动化与众系统的定义相当完整。


四零四科技(MOXA)指出,工业物联网已成为智慧制造的核心架构,其完整的架构将可协助管理者掌握制造设备讯息,并透过上层的分析运算,达到智慧化愿景,不过工业物联网的建置需要完善考量与经验,制造业者可借助外界专业厂商的力量,加快转型速度,深化?身竞争力。


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