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剖析工業物聯網生態圈的六大層次

謝明珊 2017-07-21

工業物聯網(IIoT)大行其道，卻讓人摸不著頭緒，The Manufacturer介紹工業物聯網的六大層次，分別有哪些大廠商和新創企業參與其中。

工業物聯網(IIoT)分成六個層次，一是物品和機械零件，例如馬達。二是感測器和致動器加上嵌入式軟體，讓物品變成智慧連網產品。三是連網，讓產品得以跟後端系統溝通。四是產品和資料存取功能，以控制和管理存取權限。五是專用軟體，以便跟其他企業應用程式(App)整合。六是企業應用，例如企業資源規劃(ERP)、產品生命週期管理(PLM)和維護維修和營運(MRO)等系統。

上述六大層次仰賴一系列技術，所以需要各種軟體供應商共襄盛舉，首先是工業技術，例如博世(Bosch)、通用電氣(GE)、施奈德電機(Schneider)和西門子(Siemens)，其次是微處理器和微控制器，例如超微(ARM)、英特爾(Intel)和NVIDIA。

第三是IT供應商，例如HPE、IBM、微軟(Microsoft)和甲骨文(Oracle)。第四是雲端儲存運算供應商，例如亞馬遜(Amazon)AWS和Google。第五是電腦輔助設計(CAD)∕電腦輔助製造(CAM)和PLM，例如Autodesk、Dassault和PTC的Thingworx平臺。第六是建築資訊模型，例如Bentley、Intergraph和Trimble。

除了亞馬遜、IBM、微軟和甲骨文專攻全球雲端儲存運算，國際大廠的產品幾乎涵蓋上述六大層次，更有不少新創企業雄心勃勃，準備打進物聯網市場。

說到感測器和嵌入式軟體，有Ineda(系統單晶片製造商)、Helium、Electric Imp和Samsara(物聯網平台供應商)等新創企業。至於連網服務，新創企業有Ingenu、Kepler Communications和SigFox。

邊緣運算新創有Foghorn Systems和Saguna Networks。物聯網方案新創則有Exosite和Zebra。資料分析領域有Augory Systems和Maana。資安領域有Claroty和Bastille Networks。當然也有多角化經營的公司，Zipline便是一例，以無人機在醫療產業掀起大革命。

此外，一些顧問公司和系統集成商，例如Accenture、勤業眾信(Deloitte)、Capgemini、安侯建業(KPMG)和Wipro也把工業物聯網納入數位轉型的重要項目。

物聯網也會促進企業轉型。首先是透過自動化，以嵌入式軟體和連網，將營運和決策加以自動化；其次是加速資訊傳輸，縮短資訊延遲時間，進而提高組織的回應力和靈活度；第三是加強產品週期各個面向，例如採用大數據分析、模擬軟體和企業工具；第四是物聯網產品和決策流程將改變傳統商業模式，提供以使用者為本的服務。

GE和能源公司Exelon合作便是一例，Exelon採用GE雲端物聯網平台∕營運系統Predix，來管理再生能源廠，還聯手針對Predix開發不少應用程式(App)，利用天氣預測資料來建構更準確的財務模型，妥善預測隔天的電力供應和需求波動，接著把分析結果納入個案管理系統和建議系統。

附圖：工業物聯網六大層次皆仰賴一系列技術，所以需要各種軟體供應商共襄盛舉。法新社

資料來源：http://www.digitimes.com.tw/iot/article.asp…

#智慧工廠 #電腦輔助設計CAD #MCAD #機構設計 #擴增實境AR #物聯網IoT #感測 #即時成像軟體 #自由造型Freestyle #彈性建模 #對稱鏡射 #刀具路徑模擬 #材質庫 #模具曲面分類

【全方位透視設計細節的 CAD，可即時調整、修正】

「智慧工廠」一項核心精神是：跨部門、跨廠區、甚至是跨企業的溝通連結，回溯至工業設計與產品開發領域亦然。在傳統的設計流程中，數位化 (digital) 和實體化 (physical) 常獨立作業、各行其是；前者藉由電腦輔助設計 (CAD)、產品生命週期管理 (PLM) 等軟體實現，後者則是實體產品的開模製作。然而，這種模式在發揮創意或著重高品質時容易因銜接斷點遇到瓶頸，導致將二者「合而為一」的呼聲越來越高。

以模型為基礎的企業流程設計 (Model Based Enterprise, MBE)、提升生產效率、串聯擴增實境 (AR) 技術、連接物聯網 (IoT)，以及可用於 3D 列印的增量製造設計，讓設計工具使用起來更加得心應手。過去，往往須等到開模後才能發現異狀，徒增成本浪費；雖然舊版產品有提供分析模組做模擬，但由於實施的客觀條件不同，會影響最終結果的精確度；例如，汽車在公路、山路、雪地行駛的狀態各異。結合 IoT 可取得即時操作結果回饋，對數位設計的可行性大有助益。

如此，研發工程師更容易辨別設計是否過度或不足。另早期多作為初期打樣之用的 3D 列印，由於現今已有不少廠商直接將 3D 列印出的設計成品嵌入、上機使用，對施力負載、彎曲、振動等品質要求更趨嚴謹；經由將設計、組成、模擬到輸出檔案等環節整合在一個環境中，不須任何轉檔動作，就能利用蜂巢式設計達到減重目的，實現構面和強度等最佳化，例如，堅固耐用的碳纖維輕量單車。結合 AR 展示，可透過數位模型的不同視角看到產品外觀及規格資訊。

再者，資訊設備可在周圍裝設感測器，即時連網回饋測試數據，讓 IT 人員掌握產品的負載、溫度、硬碟空間等健康狀態。融合 AR 和 IoT 的 CAD 工具最大價值在於：客製化呈現工作過程及操作介面，可取代平面型錄的銷售推廣，且方便不同專業背景人員做設計檢討，兼顧美感與實用性，包括實體產品須裝設幾個感測器最具效益？裝在哪裡最有意義？資訊採集的時間週期？

延伸閱讀：
《左擁 AR 右抱 IoT，PTC Creo 4.0 為「數位化」與「實體化」搭橋》
http://compotechasia.com/a/celue___/2017/0220/34696.html

#參數科技PTC #Creo 4.0 #Digital Twin #Luxion #KeyShot #STEP AP242 #Stratasys #3D Systems

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分工打造最適化物聯網平台
軟體思維 環環相扣

【作者： 王明德】 2017年02月08日 星期三

物聯網被認為是繼PC、網際網路的第3波IT革命，不像前兩者，其影響雖大，但仍侷限在IT領域，物聯網應用則將大幅橫向應用至其他領域，不僅IT產業，不誇張的說，現在人類經濟體中的各種產業，都可被納入物聯網的應用領域，由此看來，物聯網的商機相當龐大，根據工研院IEK的日預估，物聯網3大商機健康照護、智能管理、智慧製造將在五年內爆發，2015年預估約529億美元(含硬體、軟體)，到2020年將達1,332億美元，年複合成長率20.3%，並帶動平台整合。

台灣是IT產業重鎮，不過向來以硬體製造為主，因此面對物聯網風潮，台灣業界也多從硬體思維出發，目前台灣產業的物聯網主要聚焦於底層的感測網路佈建，包括控制器、橋接器…等，由於台灣自動化廠商在此領域深耕已久，而上一層的軟體設計均為其客戶的技術專長，為避免搶食客戶利基，台灣自動化廠商在物聯網的產品布局通常都謹守界線，不會跨足軟體，因此台灣產業在物聯網的產業生態系統中，定位相當清楚。

物聯網架構依廠商、機構不同，解釋也各異，不過仍有基礎共識，一般多分為三層，包括感測、網路、應用，這三層架構中，都需要通訊網路與軟體串連、管理、運作該層次的硬體設備，而不管哪一層，目前市場上的物聯網軟體較具規模者都為外商，前者像是PTC(參數科技)，後者則以NI(國家儀器)為主，這兩家公司都深耕物聯網已久，PTC的物聯網軟體包括開發套件、共工平台…等，NI除了該公司聞名業界的LabVIEW外，旗下的DIAdem平台也專為擷取資料管理所用。

PTC打造物聯網生態網

PTC在製造領域，向來以企業管理軟體產平台為該公司產品核心，包括PLM、CAD／CAM…等均是，由於物聯網也被視為企業，尤其是製造業的未來主流架構，因此PTC除了將該公司本身原有的軟體平台延伸、整合物聯網外，近年來也透過購併，強化該公司的布局。

PTC資深協理汪崇真表示，物聯網的涵蓋面龐大，包括底層的自動化嵌入式設備、網路系統、系統整合、資料儲存分析、垂直產業解決方案，單一廠商無法提供全部的軟硬體產品與服務，因此此一產業必須透過各領域夥伴的群策群力，方能提供使用者完善的解決方案。

然而物聯網過於寬廣的涵蓋面，使其不同領域的廠商在開發產品時，不易找到合適的匹配對象，即便找到，雙方的產品介面也需要一定的磨合調整，方能將產品上市，針對此一問題，汪崇真指出PTC旗下的ThingWorx平台，可滿足上述問題。

ThingWorx攜手Axeda

ThingWorx用意是打造完整的物聯網生態平台，物聯網架構中各層次的廠商均可登上此平台，透過此平台的開發工具研發產品，此一作法有兩個好處，一是廠商可在ThingWorx上直接瀏覽、搜尋到匹配的廠商，而由於各廠商的產品都是基於該平台所設計，因此在此平台搜尋到的合作廠商，雙方產品都可無縫相容，大幅縮短過去的介面調整時間，有助於產品快速上市，汪崇真表示，物聯網時代講求快速上市，在此要求下，產品的設計時間被大幅壓縮，ThingWorx的韌體具相當彈性，可協助廠商快速開發應用。

除了ThingWorx外，PTC也在2014年併購了另一家提供連接機器與雲端感應器解決方案的開發商Axeda，汪崇真指出Axeda擁有超過150家用戶，每天處理數千萬筆橫跨多個產業領域的資訊，多樣的合作夥伴中包含行動網路領導品牌、裝置製造商、系統整合商及企業系統分析業者，Axeda在現代架構上提供尖端物聯科技，協助收集處裡全球機械與感應器資料，Axeda軟體提供公司建立安全連網，並進行遠端監控、管理與服務各種連接儀器、感應器及裝置，汪崇真表示，Axeda的科技產品搭配已有的ThingWorx快速開發應用平台以及現有的服務生命週期管理(SLM)與產品生命週期管理(PLM)解決方案產品，Axeda在物聯網連接與裝置管理的強項，結合ThingWorx快速開發應用工具，將可讓PTC的物聯科技架構更加豐富。

NI由工業物聯網著手

相對於PTC的作法，另一家以軟體聞名於業界的外商NI，則是透過自動化產線端的布局，強化該公司的物聯網軟體建構，NI行銷經理吳維翰指出，NI自動化領域以平台見長，硬體包括各種標準架構，如PXI、CompacrRIO…等，軟體則以LabVIEW為主，NI的平台初期以測試為主，後來逐漸將觸角延伸至設計端。

吳維翰指出，物聯網成型，現行的多數產業未來都將以此作為未來企業營運的主架構，現在也已有多種子架構出現，像是衣聯網、車聯網、工業物聯網…等，其中工業物聯網與工業4.0、CPS等新世代智慧工廠概念相符，因此被視為物聯網子架構中將率先啟動者。

這幾年消費性產品從過去的少樣多量逐漸轉變為少量多樣、多量多樣等型態，而傳統的製造方式已無法因應此態勢，更據彈性的工業物聯網(IIOT)，已然成為未來工廠的主流架構，與傳統的製造方式相較，工業物聯網更據彈性，面對多樣性產品生產時，可快速調整參數，符合訂單需求，設備之間也可相互連結溝通，達到智慧生產願景。

吳維翰指出，未來的工業物聯網，勢必會在各設備乃至於產品中，設置大量的感測器，這些感測器所回傳的資訊，將累積為龐大的資訊，而這些數量極為龐大的「Big Data」，對企業主來說,，除可作為準確的策略分析外，也帶來相當棘手的資訊管理問題。

針對龐大的資料量，NI的DIAdem平台可迅速搜尋、載入、呈現、分析量測資料，再製作相關報表，DIAdem 是專為目前的測試環境所設計，可存取並處理多種客制格式的大量資料，且所產生的報表可提供有效資訊以利決策。

DIAdem化繁為簡

吳維翰指出，DIAdem可定義不同來源的資訊，再進行分析，他以汽車大廠Land Rover為例，該車廠導入自動化生產的時間相當早，也建置大量的感測器取得訊息，這些感測器每天所傳回的資料量高達500GB，由於數量遠超過處理平台負荷，因此每天只能分析其中10％左右的資訊，之後該車廠導入DIAdem，其處理的資料量大幅提昇至95％，出處理量大增，減少了過去因數據量不足而需反覆測試的時間，而DIAdem也可與NI的另一款資料擷取軟體InsightCM結合，打造出資料擷取、分析的完整平台。

作為物聯網軟體廠商，PTC與NI在架構中各有所長，彼此也有一定的合作關係，例如2015年的NI Weeks中，PTC就在展示出與NI合作的相關案例，這也證明物聯網與過去其他技術可一家獨大的態勢，與其他技術與架構相較，物聯網更講究分工，供應鏈中各廠商必須環環相扣緊密鏈接，方能打造出最適化物聯網系統。

資料來源：https://www.ctimes.com.tw/…/%E7%89%A9%E8…/17020816273F.shtml