回顧2022年在臺積電赴美設(shè)廠的機臺進廠典禮上，因為創(chuàng)辦人張忠謀直言：「全球化已死」，等於掀開了全球供應(yīng)鏈重組及調(diào)適過程的壓力鍋蓋，包括產(chǎn)官方皆必須重新布局雲(yún)、地端（邊緣）的基礎(chǔ)建設(shè)，進而妥善管理各地紛紛林立的智慧工廠。

除了張忠謀已率先表明：「地緣政治已經(jīng)大幅改變晶片製造業(yè)者面臨的局勢，全球化和自由貿(mào)易幾乎已死。許多人仍希望它們會回來，但我不認為它們將回來。」在全球擁有58座工廠的金寶電子總經(jīng)理陳威昌也對此回應(yīng)：「即使當(dāng)下確實有企業(yè)正享受紅利，但長期而言，投資這麼多廠區(qū)，勢必增加許多成本，必須讓客戶知道；且在需求起伏下，管理眾多工廠，妥善配置訂單產(chǎn)能變得很複雜，也未必是好事。」

這不僅意味著企業(yè)如今將面臨更多有形和無形的成本，加劇世界各地面臨的通膨壓力、缺工問題，甚至是日新月異的資安危機等，該如何在內(nèi)部建立更智慧且有韌性的供應(yīng)鏈、生態(tài)系，已成為業(yè)界刻不容緩的議題。

在過去10年來工業(yè)4.0趨勢催化下，邊緣運算（Edge Computing）得以具備資料篩選與處理的能力，並經(jīng)過持續(xù)擷取現(xiàn)場有意義及高品質(zhì)的OT數(shù)據(jù)串連與整合，再交由上層IT和資料科學(xué)團隊分析、處理，最終用來優(yōu)化工廠的製程與排程。

目前工廠除了從傳統(tǒng)機臺的製造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）中擷取資料，也會在既有設(shè)備中加上更多智慧化感測器，可以預(yù)警異常現(xiàn)象，也能用來收集更多數(shù)據(jù)供資料小組處理及分析，OT端為此也必須要面對來自不同感測器收集的異質(zhì)資料與專業(yè)語言。

但因為傳統(tǒng)OT需要的算力不強，只要滿足產(chǎn)線穩(wěn)定、可靠的需求即可，如今則必須要克服如何能取到有意義或品質(zhì)良好的數(shù)據(jù)，導(dǎo)致三方實際合作的狀況，遠比單純在IT領(lǐng)域的雲(yún)端執(zhí)行資料科學(xué)的工作更為複雜，團隊溝通與資料整合都是工業(yè)邊緣運算正在面臨的挑戰(zhàn)。

圖1 : 在過去10年來工業(yè)4.0趨勢催化下，邊緣運算得以具備資料篩選與處理的能力，團隊溝通與資料整合都是工業(yè)邊緣運算正在面臨的挑戰(zhàn)。（source：jktech.azureedge.net）

邊緣運算當(dāng)立　猶待溝通與整合資料挑戰(zhàn)

在去年舉行的「NXP 2022 TAIPEI TECHNOLOGY FORUM」論壇上，恩智浦半導(dǎo)體全球銷售執(zhí)行副總裁Ron Martino也指出：「如今運算與儲存與原本的大型主機相同，但彈性更大，才能適應(yīng)我們所處的世界，也就是行銷上所談到的雲(yún)端及運算等，由許多裝置收集使用者在地端產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)，並搭載安全連結(jié)的邊緣智慧運算，推動及執(zhí)行有意義的任務(wù)。」

「此估計每天可以創(chuàng)造64ZB數(shù)據(jù)量，到了2030年將從現(xiàn)今約5,000億美元市場成長至3~4兆美元，涉及超過750億個智慧型裝置。」Ron Martino表示，其中包括讓邊緣與雲(yún)端運算相結(jié)合，得以最佳化方式管理現(xiàn)今所有能源生產(chǎn)、儲存、配送與使用活動，並改由本地或預(yù)處理，將減少所有資料都要上雲(yún)端消耗的大量能源；同時解決現(xiàn)今工廠約有一半以上的浪費，其實可歸咎於製造效率不彰，浪費6,500 億美元成本。

圖2 : 企業(yè)該如何利用有效的方式讓系統(tǒng)彼此配合、最佳化，藉智慧邊緣提高勞動力、擴大產(chǎn)能等，滿足企業(yè)所需及真正安全的資訊都是問題。（source：NXP）

然而，因為傳統(tǒng)IT與OT系統(tǒng)難以無縫配合、系統(tǒng)架構(gòu)也不同，該如何利用有效的方式讓系統(tǒng)彼此配合、最佳化，從而監(jiān)控、除錯並協(xié)助改善人力效率；藉智慧邊緣提高勞動力、擴大產(chǎn)能等，滿足企業(yè)所需及真正安全的資訊都是問題。

Ron Martino直言：「我們面對的挑戰(zhàn)是，隨著添加新的裝置進來，必須多加閘道，變成閘道囤積癥。再來是應(yīng)用上，拿出智慧手機來要透過開啟20個應(yīng)用程式才能執(zhí)行任務(wù)，使用介面與應(yīng)用程式數(shù)量過多也是問題。」

友通推出無風(fēng)扇嵌入系統(tǒng)　虛擬運算軟體重定義硬體

目前全球前三大工業(yè)電腦大廠之一的友通資訊（DFI），近年來則因應(yīng)在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）科技持續(xù)發(fā)展，越來越複雜的開發(fā)環(huán)境，推出最新款工業(yè)規(guī)格的小型無風(fēng)扇嵌入式系統(tǒng)EC70A-TGU產(chǎn)品，強調(diào)與晶片大廠Intel密切合作。

包括與CPU整合的高效能、低功耗SoC，並搭載Intel Iris Xe嵌入式圖形配備全新GPU，加快影像處理和視訊串流的速度，進一步提升邊緣AI運算的效能，可更輕鬆、精準地處理電腦視覺、高工作負載等複雜運算的應(yīng)用；支援從SBC、Mini-ITX到COM Express Compact、COM Express Mini等規(guī)格，滿足工控、監(jiān)控、人流分析等各種邊緣AI應(yīng)用所需的影像視覺運算能力。

同時通過Intel ECI（Edge Controls for Industrial）與EIAMR（Edge Insight for Automation）認證，特定CPU機種還能支援Intel TCC（Inte Time Coordinated Computing）與TSN（IEEE 802.1 時效性網(wǎng)路）標(biāo)準，為複雜的即時系統(tǒng)提供動能，以對應(yīng)工業(yè)自動化場景的即時運算，透過多項應(yīng)用場景的佈署、整合，滿足不同產(chǎn)業(yè)對於各自裝置整合的需求，並提升佈署彈性，加速實現(xiàn)企業(yè)於智慧工廠的需求。

圖3 : 友通資訊近年來則因應(yīng)在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)越來越複雜的開發(fā)環(huán)境，推出最新款工業(yè)規(guī)格的小型無風(fēng)扇嵌入式系統(tǒng)，具備虛擬運算及軟體定義硬體的功能。（source：友通資訊）

此外，由於EC70A-TGU延續(xù)上一代無風(fēng)扇嵌入式系統(tǒng)設(shè)計，不僅較傳統(tǒng)工業(yè)用電腦小巧的尺寸，且運算控制單元效能與穩(wěn)定性大幅提升，得以低功耗快速執(zhí)行導(dǎo)航軟體，仍可支援-20°C~60°C的寬廣溫度範(fàn)圍；系統(tǒng)具備內(nèi)建記憶體的耐震特性，也能減少設(shè)備移動造成的影響，足以承受工廠自動化和智慧城市應(yīng)用等不同嚴峻作業(yè)環(huán)境。

還能支援多個I/O介面與配備多達6個USB 3.1連接埠，進而連接整合更多樣化傳感器、強固的無線網(wǎng)路、電源供應(yīng)、動力系統(tǒng)等裝置，利於硬軟體開發(fā)；更保留日後升級更複雜演算法的空間。適用比無人搬運車（Automated Guided Vehicle；AGV）更聰明，需要更強大運算效能高規(guī)要求的、自主移動機器人（Autonomous Mobile Robot；AMR），將有助於提升整體生產(chǎn)效率、準確性，從而實現(xiàn)零錯誤的生產(chǎn)線，大幅提升在智慧工廠和倉儲應(yīng)用的效能。

隨著現(xiàn)今工業(yè)IoT的快速發(fā)展，業(yè)者須在相對珍稀的硬體平臺資源上，導(dǎo)入AI、功能性安全（Functional Safety）、預(yù)測性維修、安全功能，積極朝數(shù)位化及物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用轉(zhuǎn)型。但在工廠內(nèi)，卻仍沿用各種PLC、HMI、IPC和PAC等專屬設(shè)備與特定廠商的系統(tǒng)，來執(zhí)行既有的工廠自動化運作。

惟若既有的基礎(chǔ)架構(gòu)運算能力不足，勢將難以因應(yīng)新一代裝置硬/軟體彼此互通又不斷擴充的需求，成為邁向工業(yè)4.0的一大障礙，更突顯了「工作負載整合（Workload Consolidation）」技術(shù)的重要性。即須由每個軟體定義多重虛擬OS的環(huán)境是以獨立、互不干擾的子系統(tǒng)運作，來執(zhí)行特定的應(yīng)用程式；共通、開放的底層虛擬化硬體平臺，則提供所需的運算資源，能夠整合、執(zhí)行並管理所有類型的工作負載。

經(jīng)過共享CPU資源來全力執(zhí)行AI運算分析效能後，分散到虛擬環(huán)境內(nèi)的多重OS，針對設(shè)備下達即時（Real time）控制指令，不僅更為符合雲(yún)端分散管理的理念，達到最佳化效益及節(jié)能減碳需求。

目前多核心CPU安裝即時作業(yè)系統(tǒng)（RTOS），已能大幅提升虛擬系統(tǒng)的反應(yīng)速率，有效克服過去佈署虛擬化技術(shù)，難免會導(dǎo)致系統(tǒng)效能降低等問題。進而透過網(wǎng)路校時（TSN）控制多軸數(shù)達，實現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用所需的高效解決方案。Intel現(xiàn)也致力於建構(gòu)生態(tài)系統(tǒng)，與合作夥伴共同推廣於工業(yè)IoT領(lǐng)域普及應(yīng)用。

如友通便經(jīng)由Intel提出的SR-IOV虛擬化技術(shù)為載體，讓單顆CPU可用來分身操控不同操作系統(tǒng)（OS）、I/O埠，再延伸到網(wǎng)路卡透過硬體支援改善，最終實現(xiàn)繪圖核心系統(tǒng)的虛擬化（Graphics SR-IOV），將大幅提升虛擬環(huán)境的繪圖效能。

進一步精簡了硬體基礎(chǔ)架構(gòu)，將SR-IOV模組商品化，讓虛擬化滿足工業(yè)應(yīng)用的即時性需求，並率先完成世界上首次技術(shù)驗證，與Intel聯(lián)合發(fā)表技術(shù)白皮書。進而實現(xiàn)Intel由「軟體定義物聯(lián)網(wǎng)」（Software-Defined IoT）的趨勢，來簡化架構(gòu)、加速工作負載整合的願景，同時提升系統(tǒng)良率和資訊安全。

友通也藉由導(dǎo)入開放性運算技術(shù)HDBaseT，允許通過最大長度100m的單一網(wǎng)路線，來串連所有工業(yè)自動化場域或超商內(nèi)最多200面的多螢?zāi)粊咽穑灰约爸г疅o線網(wǎng)路視訊輸出的工業(yè)級顯示器，有利於佈署在拉線不易的位置。「當(dāng)配線更為簡化、裝置體積就能更小，從而省下網(wǎng)路費用，進一步能降低整合工作負載、升級地端設(shè)備等成本。」

未來只要CPU效能允許，不必再顧慮如何橋接持續(xù)新增的I/O裝置、Wi-Fi模組，以免遭遇越來越多的異質(zhì)整合障礙等，即可新增功能，縮短物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)時間。既解決了在現(xiàn)今物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境，業(yè)者須在相對珍稀的硬體平臺資源上，積極朝數(shù)位化及物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用轉(zhuǎn)型，還能善用臺灣廠商在機電整合應(yīng)用上的優(yōu)勢，將虛擬化技術(shù)導(dǎo)入物聯(lián)網(wǎng)，從而實現(xiàn)「容器化（containerization）」理想，在虛擬環(huán)境下縮短開發(fā)時間，不必從零開始，將更為事半功倍。

新漢智能30年磨劍　推廣整廠機聯(lián)網(wǎng)解決方案

另一家工業(yè)電腦（IPC）大廠新漢集團甫歡慶成立逾30周年，去年也邀請策略夥伴共同見證旗下新漢智能公司在智慧製造最新研發(fā)的成果。不僅從10年前就鎖定工業(yè)4.0為目標(biāo)，推出相應(yīng)的產(chǎn)品及解決方案，隨著30年磨十劍有成，正逐步進入收割期。加上近年來企業(yè)受到疫情影響，而驅(qū)動數(shù)位轉(zhuǎn)型商機爆發(fā)，進而跟上國際ESG環(huán)保永續(xù)的浪潮。

新漢智能雲(yún)智化產(chǎn)品處長林均翰特別強調(diào)其中「整廠機聯(lián)網(wǎng)解決方案」，是能將OT現(xiàn)場數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換獲利的致勝武器。尤其是在疫情期間，當(dāng)企業(yè)不時須關(guān)閉工廠並調(diào)配產(chǎn)能，即可由新漢智能專案團隊協(xié)助客戶，調(diào)查工廠的運作現(xiàn)況及評估自動化程度，提供智慧製造的顧問規(guī)劃服務(wù)，協(xié)助工廠管理者從最初的危機處理過渡到「下一個新常態(tài)」，包括從遠距離提高生產(chǎn)力，繼續(xù)維持工廠的績效。

林均翰表示，有別於以往在生產(chǎn)線上的操作員負責(zé)多臺機器，並由跨多條生產(chǎn)線工作的物流、質(zhì)量和公用事業(yè)人員支援，導(dǎo)致無人化生產(chǎn)的成本太高。但在導(dǎo)入物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)之後，操作員將被分配到更少的機器上，於其工作區(qū)域內(nèi)負責(zé)更多的任務(wù)，從而最大限度減少與外部工作人員和設(shè)備的接觸。

新漢也在該公司最新落成的物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新空間裡，展現(xiàn)自主研發(fā)的iAT2000雲(yún)智化監(jiān)控系統(tǒng)解決方案，打通OT與IT系統(tǒng)的任督二脈，可將智慧製造所需L1（Automation System）、L2（Integrated System）、L3（Edge Computing）、L4（Cloud Service）四階段衍生的自動化、機聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)中臺、企業(yè)戰(zhàn)情室等關(guān)鍵要素；並依客戶需求整合國內(nèi)外不同品牌產(chǎn)品，提供一站式（Turn-key）服務(wù)，打造成整合式數(shù)位企業(yè)營運管理系統(tǒng)的智慧工廠。

圖4 : 新漢在該公司最新落成的物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新空間裡，展現(xiàn)自主研發(fā)的iAT2000雲(yún)智化監(jiān)控系統(tǒng)解決方案，打通OT與IT系統(tǒng)的任督二脈。（攝影：陳念舜）

同時發(fā)表最新產(chǎn)品，包括旗下VIC（Vision Intelligence Controller）系列硬體VIC-7000，可用來取代傳統(tǒng)扮演操作人員「視覺」的Camera（鏡頭）C、apture Card（擷取卡）；大腦，辨識機器參數(shù)產(chǎn)生的OCR/Color/Pattern數(shù)據(jù)，進而衍生VIC-Flow / Python模型來加以思考、判斷；身體，搭配軟體機器人（RPA）來學(xué)習(xí)與模擬合格的作業(yè)流程，目前被用於半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)居多。

由於半導(dǎo)體設(shè)備昂貴，當(dāng)客戶或系統(tǒng)整合商（SI）一旦須透過以PC為基礎(chǔ)架構(gòu)，卻苦無通訊協(xié)定連結(jié)的裝置，進行遠距監(jiān)控；或為提取OCR、顏色、圖案等數(shù)據(jù)，以整合建構(gòu)AI模型時，即可利用毋須安裝軟體的VIC及RPA介面，經(jīng)過視覺採集卡提取設(shè)備數(shù)據(jù)；並支援各式各樣OT+IT通訊協(xié)定，採取非侵入方式取得即時數(shù)據(jù)和運行狀態(tài)。

接著再通過e-mail、line聯(lián)絡(luò)，省下雲(yún)端服務(wù)的電信月租費；利用跨平臺HTML5網(wǎng)頁格式，提供跨平臺與組織服務(wù)，允許用戶自動切換頁面，傳送異常活動訊號或截圖供二次判讀、示警或保修設(shè)備；進而採取影像轉(zhuǎn)換Auto Turning，從遠程監(jiān)控和操作鍵盤/滑鼠，修改參數(shù)，縮減流程時間、人力、材料成本和降低中毒的風(fēng)險，適用於無塵室環(huán)境。

VIC及RPA同時提供靈活的開發(fā)工具，例如VIC-Flow和演算模型，可讓客戶自行開發(fā)AI模組在內(nèi)的，展現(xiàn)自家掌握的獨特功能，創(chuàng)造差異化。最後再以SQL為媒介，將資料回傳SPC（Statistical Process Control）交換數(shù)據(jù)，藉以自動調(diào)整和優(yōu)化（Auto Turning），減少現(xiàn)場工程師的負擔(dān)、避免人為輸入錯誤。

此外，隨著業(yè)界追逐淨(jìng)零碳排、ESG目標(biāo)的時代潮流，帶來智慧化、數(shù)位化和雲(yún)端/邊緣運算等更多商機，更激起臺灣的智慧製造須要透過統(tǒng)一的開放標(biāo)準，促使不同設(shè)備品牌之間可以相容共通的巨浪，才會像電腦、手機建立一致標(biāo)準後，讓產(chǎn)業(yè)規(guī)模擴大至幾十倍、甚至幾百倍，讓自動化設(shè)備的成本更具競爭力，也最能帶動創(chuàng)新，甚至催生獨角獸。

OT+IT應(yīng)用數(shù)據(jù)擴增　西門子推動縱深防禦原則

西門子數(shù)位工業(yè)總經(jīng)理駱奎旭（Aditya Ramkrishna）進一步分析邊緣與雲(yún)端運算的差異，就是必須更往終端去蒐集大量數(shù)據(jù)、分析並加以視覺化，又要避免拖慢核心控制器運算效率。隨著未來數(shù)據(jù)及應(yīng)用程式越來越多，須要有獨立於核心系統(tǒng)之外的裝置來協(xié)助客戶，並克服從雲(yún)端運算分析再擷取數(shù)據(jù)時的延遲時間差。

但他也坦言，未來連網(wǎng)比例只會不斷增加，一旦連接越多的風(fēng)險越高，工廠會有成千上百個裝置傳訊和資料，必須要能兼顧多層工業(yè)網(wǎng)路安全的概念，西門子也為此倡導(dǎo)「縱深防禦（defense in depth principle）」的原則，不只是針對自家產(chǎn)品開發(fā)階段，還包括提供客戶相關(guān)諮詢。最後他強調(diào)：「資源有限，資料無窮！（Resources are finite. Data is infinite）」