IIoT

隨著工業物聯網(IIoT)時代來臨，將設備資料與雲端連結已經成為現代工廠的一大課題。智慧工廠已成趨勢，將設備連網不僅能提升設備產能、效能，同時又能兼顧工廠環境與資料安全。 MOXA市場開發副理林昌翰指出工廠自動化目前的三大挑戰，由於工廠內有太多不同廠牌、種類的設備，該如何整合各種設備，如何收集資料、監控設備是第一個問題；第二個則是不同資料的截取。例如工具機台的廠商過去是跟飛機引擎商買設備，現在卻是買里程數，所以資產設備是屬於製造商而不是業者，因此要裝很多感測器在設備上進行管理監測，但如果將設備賣到全球，要如何管理監測也是一大挑戰；最後則是越來越多的邊緣設備應該如何管理。 林昌翰進一步說明，過去的工廠設備都是連到中控中心，但是AI大數據時代，所有設備都要收集資訊，因此需要大量感測器。目前常見廠商用可程式控制器(Programming Logical Controller, PLC)收集資料，但這會出現幾個問題，用PLC來截取資料可能會造成過大的負擔，因為資料量太大。在上傳資料到雲端時如果要做邊緣運算甚至上傳到公有雲，都須要耗費很多精力，因此MOXA認為要把資料擷取到雲端，應該讓設備做該做的事。 比方說，串列轉換器要連網時可以使用串列設備連網伺服器，另外若是複數感測器要連網，則可使用支援雲端技術的IIoT控制器。林昌翰表示，未來MOXA的設備都會支援雲端，可以快速布建模組化設計，易於進行故障排除。而這樣做的好處就是可以直接進行邊緣運算，不用把所有資料都上傳雲端，先進行前端處置，讓設備連網更有效率。另外，為解決太多不同通訊協定閘道器(Protocol Gateway)，不同設備間彼此溝通的問題，MOXA推出支援各種通訊協定的控制器，先解決操作技術(OT)的問題，才能討論資料上雲端的問題。 林昌翰解釋，至於工廠自動化的第二個挑戰，業者將設備賣到國外要如何監控？早期的做法是用VPN，但使用VPN就需要IT(資訊技術)部門的同意，針對此問題，可以利用雲端技術，在設備銷售時就搭配可遠端連接的閘道器(Remote Connect Gateway)，業者可以提供一個USB給廠商，設備發生問題時再進行連接，此時業者就可以從遠端處理經過加密的資料。這樣的做法就可以彈性地使用，並能大量部署。 最後一個問題則是如何有效管理大量部署的邊緣裝置，林昌翰指出可以利用雲端技術的IIoT閘道器，並增加智慧功能，先在前端進行初步資訊處理，再上傳至雲端。MOXA提供了小巧、強固的解決方案能夠大量部署在裝置上，舉例來說，可以設置在工具機台中，偵測震動、溫度、濕度和電壓電流，收集到足夠資訊後，進行產能和預防保養的預測。妥善運用IoT技術，就能進行全面的統整分析，未來更有機會做到用大數據的方式更準確地預測每一個機台能為廠商賺多少錢、何時可以結算ERP做教調的動作等，讓工廠更智慧、更加安全有效率。 MOXA市場開發副理林昌翰表示，AI大數據時代，升級智慧工廠首要任務就是讓設備資訊上雲。  

隨著軟硬體的進步，人工智慧(AI)和大數據(Big Data)等技術也跟著蓬勃發展，包括資料收集與分析等都比以往更為方便，例如將這些技術導入工業製造，進行設備故障的預先診斷，也能大幅提升產能與效率並降低相關成本。 工業技術研究院巨量資訊科技中心資料分析技術部副經理賴建良表示，善用AI和大數據可以創造智慧製造新價值。在產線端可以導入故障預診斷(PHM)技術，提升產線效率同時降低維修成本。 賴建良說明，工業製造的產線設備維護包含了預測和進廠管理兩個部分。預測的其中一個問題就是過度保養(Over Maintenance)，有時設備零件還沒壞，保養時間到還是馬上更換，造成資源以及開銷的浪費，但是機器故障的成本太高，通常還沒損壞仍會選擇換掉，形成過度保養的問題。另一個問題則是非預期性停機(Unscheduled Downtime)，即使已經定期更換零件，設備依然有可能意外停機，停機以後就須要進行清機和調機等作業，進而會影響產能和設備稼動率。最後，還有無法確定產品異常原因的狀況，當下游檢測機台發現產品異常，就須要停機，耗費大量時間與人力成本去尋找異常原因，造成產品的良率下降甚至報廢等問題。 針對故障預診斷，賴建良做了進一步的說明，利用生產過程中機台相關的資料與維修紀錄，可以進行故障預診斷。收集關鍵零件的健康指標，了解零件與正常狀態的差距，進行健康狀態評估(Health Status Assessment)，即可快速找出故障源進行排除，關鍵零件健康狀態一目了然；另外，藉由相關資料的收集分析，可以進行故障預測(Failure Prediction)，避免零件無預警故障造成非預期性停機，在故障點前提早預測到，事先進行零件的更換與維修，減少無預期故障帶來的原料損失；除了在故障前預測之外，也可以進行零件的剩餘壽命預測(Remaining Useful Life Prediction)，對維修排程、備料與產線調配做更好的安排，提高機台稼動率並降低機台維護成本。 工研院巨量資訊科技中心資料分析技術部副經理賴建良表示，在產線端導入PHM技術，可以提升產能減少成本。 賴建良舉例說明，如華邦電子建置的機台預警系統，透過對參數因子的蒐集、解讀和分析預測，在問題事件發生前發出預警通知，減少非預期性停機狀況，並在第一時間採取矯正措施。在高度自動化的工廠結合機台預警系統，優化生產流程，確保少量多樣的產品品質，滿足車規或公規等高階市場的需求。

因此，如何使工廠內的機台設備都能夠彼此對話，實現機器對機器(Machine to Machine, M2M)的聯網，是首要任務。對此，新漢科技秉持著「開放標準」的布局策略，致力打通資訊技術(IT)與營運技術(OT)間的瓶頸，進而實現能「Working」的工業4.0。 新漢董事長林茂昌表示，工業4.0成為製造業熱門議題已有多年時間，智慧製造被認為是推動製造業爆發成長的主要驅動因素，未來以數據採集、數據處理、聯網為核心的「智慧」基礎將具有舉足輕重的作用。然而，從近幾年開拓市場的情況來看，多數的企業若要轉型智慧製造，往往在首要的「聯網自動化」階段便會碰到瓶頸。 林茂昌說明，舉例來說，一間工廠內有著許多不同品牌的設備，像是西門子(Siemens)、三菱(Mitsubishi)等，而不同的設備有著不同的通訊系統。以往在自動化、工業物聯網(IIoT)或智慧製造等概念尚未出現之前，工廠內的設備不須相互連接，多用人力操作，因此業主不會太在意機台設備各有不同通訊標準的問題。然而，自動化、智慧製造的時代到來後，機器間開始須互相對話，同時還必須與雲端相連以上傳數據，這時候企業主便發現，不同的通訊標準導致M2M之間的聯網複雜度提升。 林茂昌補充，過往不同設備採用不同通訊標準的另一個因素，在於各大工業設備公司之間存在著競爭關係，因此在技術發展上也無可避免地會相互競爭，不管是現在還是將來，這種情況都不會改變。而對一些大型公司來說，抱持開放意味著市場優勢會受到挑戰，可能會因此而流失客戶，所以大多使用封閉式的架構來鞏固自身的市場地位。 然而，對於預算、BOM Cost成本十分敏感的中小型企業(或是新創公司)而言，不見得能承受大品牌公司整套解決方案(包含設備、通訊技術、控制系統等)的價格；也因此，為了使不同品牌設備之間能夠互通互聯，開放標準的需求愈來愈明確。 林茂昌認為，一個蓬勃的產業生態必須具備工業標準+開放架構。工業4.0走向成熟的標誌，就是建立一個基於開放標準的超大產業。就像PC與手機一樣，有了開放標準，千家萬家企業就能夠分工合作，讓市場擴大十倍、百倍。理想中的工業通訊，是使用同樣的通訊標準。在工業4.0框架之下，各個獨立的系統和設備是互相聯網、互聯互通的，通訊處於非常重要、非常核心的位置。 綜上所述，開放式標準的需求和重要性與日俱增，透過開放式標準，得以打通橫向的機聯網，以及縱向的物聯雲(機台與雲端的聯結)，進而加速實現IIoT、智慧製造等目標，進而達到工業4.0。也因此，新漢將工業4.0的未來，架設在EtherCAT與OPC-UA等開放標準之上。基於EtherCAT，新漢開發出了EtherCAT Master，並且依靠這個技術，生產出名為NET 300的控制器，可兼容控制基於EtherCAT標準的不同廠家的設備，包括機器人、生產線、工具機等，並將大數據匯整後上傳雲端。當然，該產品除了能支持開放標準，也能連接現有非標準的主要通訊協議。 林茂昌表示，工業4.0有著「任督二脈」。第一點，工業3.0的自動化必須先打通，這包括製程自動化、機台自動化，以及機器人。這些在過去都是封閉架構，多數有歷史的工廠都是「機械的聯合國」，彼此不相容也不相通。第二點是將原來都不相連的生產線、機器人、與工具機聯雲(E2E)聯網，再連上必要的感知器與各種裝置，這就是所謂的工業物聯網。為此，新漢秉持著開放標準的EtherCAT技術，使生產線、機器人、與各種工具機完全相容相通，並與各個不開放、非標準的廠商共存共榮。 林茂昌進一步強調，從工業3.0到4.0，意味著從自動化邁進了訊息化的時代，當中的差別在於，工業4.0增添了大量的「資通訊(ICT)元素」。這將會是新漢未來持續布局的方向，因工業4.0指的便是物聯網(IoT)市場，而物聯網從上到下，分為IT技術、通訊技術(CT)和OT技術三層。其中，商業潛力最大的便是IT、OT層；透過串聯OT層不同廠商的設備，從而掌握大數據的向上供給管道，這是新漢將來積極發展的目標。 新漢董事長林茂昌認為，開放標準是加快工業4.0普及的關鍵，新漢也致力透過開放標準打通IT與OT之間的瓶頸。  

Moxa四零四科技在其NPort IA(W)5000A-I/O系列串列設備服務器和MGate 5105-MB-EIP系列Modbus RTU/ASCII/TCP至EtherNet/IP閘道器產品中推出新的雲連接功能，提供用戶輕鬆將其串行設備連接到雲系統以用於IIoT應用。此隨時可運作的連網連雲解決方案可以收集多種現場數據，如串列、I/O、Modbus和EtherNet/IP，並將這些數據通過通用MQTT傳輸到公有雲服務，如Microsoft Azure、阿里雲，或私有雲服務。更重要的是，這些解決方案具有直觀式的用戶界面和易於使用的功能，使設備操作人員的維護工作從設置到全面操作變得更簡易。 因應著全球工業物聯網的趨勢，帶動了新一波的管理需求，現在的設備不僅僅是要連網，更要連雲。雲端計算的便利，可大幅精簡在廠內建置IT設備以及維運的費用，並且不論是大公司或小公司，都沒有因為預算的差異而影響使用的IT設備等級有所高低。小公司也可使用與大公司相同等級的IT設備，並且只要支付相對自己建設相當少的預算。將機台設備的工作訊息送上雲端運算，可利用雲的計算能力，更精準更快速的找出問題的癥結點，提升生產的效率以及提早進行設備的維護保養。因應IIoT應用的需求，Moxa在其串列連網伺服器及Modbus和EtherNet/IP閘道器推出連雲新功能，可直接將各種OT設備數據輕鬆連至雲端應用程式作分析與監控。 Moxa的NPort Device Server自1998年以來，已經協助許多工廠將PLC、CNC及其它利用串列通訊的機器設備，連接區域網路，使得工程師得以遠端集中管理分散在廠內的機器設備，大幅提升工作效率，節省工程師一台一台逐一維護機台的時間。NPort IA5000A-I/O Series具有1或2個序列通訊埠以及6~12個Digital IO點，目標是連線串列設備，如CNC機台，三色燈，以及其他量測的傳感器等，將收到的設備資料直接連接乙太網路至中控中心，如今更可透過內建微軟Azure跟阿里雲的SDK，直接將收到的序列通訊資料轉送至雲端。或者以MQTT通訊協定，將工具機台資料轉送到其他私有雲或公有雲。而MGate 5105-MB-EIP系列Modbus RTU/ASCII/TCP至EtherNet/IP閘道器，可做為Modbus主或從設備將現有的Modbus設備整合至EtherNet/IP網路，與EtherNet/IP設備進行資料蒐集與交換，現在更可透過MQTT通訊協定，將收集的EtherNet/IP和Modbus RTU/TCP數據傳輸到公有雲服務或私有雲服務應用系統中，於雲端控制或監視Modbus設備。

工業4.0、智慧製造等概念，已經成為許多製造業所追求的目標。然而，當工廠啟動轉型邁向智慧製造或工業4.0時，意味著須具備連網能力，讓資料得以彼此交換學習與統整分析，才會產生出智慧；因此，如何使工廠內的機台設備都能彼此對話，實現機器對機器(Machine to Machine, M2M)的聯網，是首要任務。對此，新漢科技秉持著「開放標準」的布局策略，致力打通資訊技術(IT)與運營技術(OT)間的瓶頸，實現能「Working」的工業4.0。 新漢董事長林茂昌表示，工業4.0成為製造業熱門議題已有多年時間，智慧製造被認為是推動製造業爆發成長的主要驅動因素，未來以數據採集、數據處理、聯網為核心的「智慧」基礎將具有舉足輕重的作用。然而，從近幾年開拓市場的情況來看，多數的企業若要轉型智慧製造，往往在首要的「聯網自動化」階段便會碰到瓶頸。 林茂昌進一步說明，舉例來說，一間工廠內有著許多不同品牌的設備，像是西門子(Siemens)、三菱(Mitsubishi)等，而不同的設備有著不同的通訊系統。以往在自動化、工業物聯網(IIoT)或智慧製造等概念尚未出現之前，工廠內的設備不須相互連接，多用人力操作，因此業主不會太在意機台設備各有不同通訊標準的問題。然而，自動化、智慧製造的時代到來後，機器間開始需互相對話，同時還必須與雲端相連以上傳數據，這時候企業主便發現，不同的通訊標準導致M2M之間的連網複雜度提升。 林茂昌補充，過往不同設備採用不同通訊標準的另一個因素，在於各大工業設備公司之間存在著競爭關係，因此在技術發展上也無可避免的會相互競爭，不管是現在還是將來，這種情況都不會改變。而對一些大型公司來說，抱持開放意味著市場優勢會受到挑戰，可能會因此而流失客戶，所以多使用封閉式的架構來鞏固自身的市場地位。 然而，對於預算、BOM Cost成本十分敏感的中小型企業(或是新創公司)而言，不見得能承受大品牌公司整套解決方案(包含設備、通訊技術、控制系統等)的價格；也因此，為了使不同品牌設備之間能夠互通互聯，開放標準的需求愈來愈明顯。 林茂昌認為，一個蓬勃的產業生態必須具備工業標準+開放架構。工業4.0走向成熟的標誌就是，建立一個基於開放標準的超大產業。就像PC與手機一樣，有了開放標準，千家萬家企業就能夠分工合作，讓市場擴大十倍、百倍。理想中的工業通訊，或者說工業通訊的目標，是使用同樣的通訊標準。在工業4.0框架之下，各個獨立的系統和設備是互相聯網、互聯互通的，通訊處於非常重要、非常核心的位置。 綜上所述，開放式標準的需求和重要性與日俱增，透過開放式標準，得以打通橫向的機聯網，以及縱向的物聯雲(機台與雲端的聯結)，進而加速實現IIoT、智慧製造等目標，進而達到工業4.0。也因此，新漢將工業4.0未來，架設在EtherCAT與OPC-UA等開放標準上。基於EtherCAT，新漢開發出EtherCAT Master，並依靠這個技術，生產出名為NET 300的控制器，可兼容控制基於EtherCAT標準的不同廠家的設備，包括機器人、生產線、工具機等，並將大數據匯整後上傳雲端。當然，該產品除了能支持開放標準，也能連接現有非標準的主要通訊協議。

2019年台北國際工具機展是觀察台灣工具機產業發展趨勢的重要指標，作為智慧製造後進者的台灣廠商，試圖用標準化的做法切入，德系兩大領導廠商--博世集團(Bosch)與西門子(Siemens)，則已經跳脫純工具機的範疇，談整廠生產線的全面數位化與自動化。 軟體整合標準問世　助工具機產業邁向智慧製造 為加速工具機產業實現智慧製造，智慧製造聯網數據加值聯盟(SMDVA)發表「智能化工具機軟體整合標準」，此標準讓工具機擁有共同的數據傳輸標準、解決工具機無法互相聯網的窘境，有益機台智慧生產。該標準整合工業物聯網國際主流標準「OPC統一架構(OPC UA)，以及參考德國工具機製造公會(VDW)標準，並加入台灣產業界需求，協助台灣工具機接軌國際標準、提高競爭力。 根據市調機構MarketsandMarkets的資料顯示，全球智慧製造市場規模預計到2023年將成長至2,990億美元，2018年至2023年的複合年增長率(CAGR)為11.9%，智慧製造商機龐大。因應未來趨勢，製造業希望導入工業物聯網(IIoT)技術，提高生產效率、降低成本，推動智慧生產提高競爭力。 對此，智慧製造聯網數據加值聯盟首任會長暨工研院機械所所長胡竹生表示，過去工具機產業沒有共通的數據傳輸標準，僅由工具機控制器商或工具機廠，各自建立數據傳輸標準，不同品牌或型號的機台彼此各說各話、無法互相溝通，不利產業發展工業物聯網。為解決上述問題，聯盟開發「智能化工具機軟體整合標準」，讓不同工具機及上層監控系統有共同語言來交換資訊，彼此聯網進行直接雙向的溝通，協助傳統製造業升級，迎向智慧製造。 胡竹生進一步說明，智能化工具機軟體整合標準的優勢是採用國際主流的OPC UA作為數據傳輸標準、更參考德國工具機製造公會的標準及加入台灣產業界需求，由聯盟與國內業者合作所開發出的資訊模型。工具機導入此標準後，能顯示跟蒐集不同機台的聯網資訊，如機台名稱、即時運作狀態和實際參數、壓力、溫度等，省去人工輸入參數排程的繁複手續，有助讓機台自動智慧參數調校與優化，提升製造效率和品質，以因應新世代少量多樣的訂單需求。 新代科技公司總經理蔡尤鏗則指出，雖然台灣目前在全球設備或零組件供應鏈中，扮演舉足輕重的角色，但對於過程資訊的串聯和分析，卻仍然十分薄弱。其中「共通資訊模型的訂定」及「應用生態系」的建立，是目前最迫切需要的。而智慧聯網聯盟的連結和成果，就是希望可以補足「共通資訊模型」的不足，讓溝通成為標準化，並接軌國際。 蔡尤鏗認為，台廠中小企業眾多，開發能量相對分散，因此如何吸取國際經驗並發揮綜效，建立「應用生態系」，快速累積經驗，是最可行的路。相信透過聯盟整合產學研，可以讓台灣智慧製造的整體應用水平快速向上提升。 據悉，目前聯盟免費開放業者使用智能化工具機軟體整合標準，並預計將此標準先由工具機控制器商開始試用，未來將進一步推廣至下游的工具機業者，目前工具機控制器廠商新代公司已導入此標準，並結合研華WISE-PaaS平台，期許藉此提升生產效益，快速邁向工業4.0。 驅動/物聯方案齊發　光寶力拓工控市場 為擴展工控市場版圖，並提升競爭優勢，光寶科技未來將聚焦驅動控制技術，2019年除將陸續發布變頻器、伺服器、運動控制器等新品外，也將透過工業物聯網(IIoT)解決方案，協助製造業者順利走向轉型「智慧智造」的第一哩路。 光寶科技工業自動化事業部總經理鄭智峰(圖1)表示，光寶於2014年成立工業自動化事業部門，在過去五年的時間裡，該公司已經形成變頻器、伺服系統、人機介面(HMI)和運動控制器在內的一系列相對完善的自動化產品體系。而面對競爭激烈的工業自動化市場，該公司有一定的電源和驅動技術經驗，同時也有許多工廠可進行自動化產品的先行驗證和測試；這些都是光寶科技的基礎優勢，而未來該公司聚焦驅動控制技術，投入更多資源於驅動控制產品開發，提升其性能及功能，藉此提升競爭優勢。 圖1　光寶科技工業自動化事業部總經理鄭智峰表示，光寶除了推出硬體，也將從服務的角度切入智慧製造市場。 像是光寶科技近日便發布全新ISA-7X伺服系統，整套系統包括伺服驅動器、伺服馬達、電纜及相關配件，功率範圍從100W至2kW，產品功能齊全，性能優異，可滿足包裝、3C、紡織機械等不同產業應用需求。 據悉，ISA-7X伺服系統之濾波功能能抑制機械振動，其內建的ISA-Pro調試軟體，可讓參數設置及調試更加便捷，方便使用；且速度頻響能達到1kHz，滿足高響應要求，並支持最高4MHz差分脈衝輸入、Modbus總線通訊編碼器分辨率高達20位，實現高精度定位。 至於安裝後的維護，因ISA-7X可耐受較寬的電壓輸入範圍，適應電壓波動較大的環境，ISA-Pro軟體並可監控與蒐集資訊，便於故障排除；系統並內建MSC功能?制動電阻及電子凸輪功能，不需要專業運動控制器及額外的制動電阻，讓中小型企業能夠節省成本。 另一方面，光寶科技除了將陸續推出變頻器、伺服驅動器、伺服馬達、可程式控制器、HMI等工控產品搶攻市場商機之外，為協助製造業者能順利跨進「智慧智造」，也於今年推出基於硬體產品和軟體服務的整套IIoT解決方案。 光寶指出，此一IIoT解決方案不光只是提供軟硬體產品，更多的還是「服務」製造業者踏入「智造」領域；也就是提供整體的規畫，從機台聯網到數據採集、數據呈現及數據分析等。換言之，透過IIoT方案的協助，製造業者可以更清楚的瞭解其生產過程所產生出來的數據及資料如何為他所用。 鄭智峰說明，企業經營不再只是一場有限賽局，像籃球賽或棋局，競爭對手、遊戲規則、勝負結果一目了然。如今企業經營已轉變為『無限賽局(The Infinite Game)，也就是所面對的挑戰沒有終點，企業須具備長期持續參賽的資格，才是經營之道；而光寶將聚焦驅動控制技術、IIoT方案，並以靈活彈性的營運策略，布局全球工控市場，迎接無限賽局的挑戰。 也因此，除了持續提供軟硬體新品和服務之外，光寶科技也致力打造更完善的經銷商體制。光寶科技全球經銷商管理暨業務資深處長陳子健舉例，當客戶機台出貨至海外，電控零件發生故障情況時，多數業者均無法提供當地的即時支援服務，而光寶透過完善之經銷商體制，不僅能提供即時服務，也在機台出貨前，就提供終端使用者完整的諮詢服務，做到預防管理，目前該公司全球經銷商據點已涵蓋全球美、歐、亞、非四大洲。 西門子力推工具機數位轉型 在本次工具機展中，西門子數位工廠事業部工具機處以「數位智造 刻不容緩」為主題，展示出工具機業者以及使用者在各個流程中所需的軟體虛實整合，MindSphere雲端平台、Shopfloor的連線整合以及SINUMERIK 針對加工製造的完整數位應用場景。同時，西門子也強調，工具機產業走向數位智造的時機已經成熟，相關業者不能再心存觀望，而是該立刻採取行動。 數位化的過程永無止盡。過去幾年來，工具機業數位化的關鍵議題多半是關於技術性機會以及應用範圍的基礎問題。這不僅適用於組織內部的流程，也能用於供應商、製造商與客戶的加值網路上。此外，數位化顯然是提高生產力和效率的最重要因素。 台灣西門子數位工廠與製程工業暨驅動科技事業部總經理席德塱(Tino Hildebrand)表示，數位化專案的主要挑戰在於，專案雖然可以逐步施行但不能被獨立看待。畢竟，唯有將解決方案和製程視為一體，才能產生最大附加價值。為此，從設計、規劃、工程、執行到服務，西門子為工具機業者以及使用者的整體價值鏈提供了全方位數位化產品組合與服務。 西門子提供一致性且整合的數位平台組合及各種專門針對工具機產業的應用，清楚描繪出如何從工具機一路到公司管理階層無縫地執行數位化。就工具機建造商而言，數位化服務從機台概念及工程規劃開始一直延伸至調試及服務。就機台操作者而言，各種數位化解決方案涵蓋整個價值鏈，從產品開發及生產規劃到實際生產與數位服務。憑藉此方式，西門子利用數位雙胞胎將工具機建造商與機台操作者的真實流程鏈以整合的方式模擬呈現至虛擬世界的公司(圖2)。 圖2　西門子與快捷機械聯合展示五軸精密加工機台，同步整合NX virtual machine展出數位雙胞胎功能。 如今，工具機產業已進入數位轉型的下一階段。「刻不容緩！」這句話是西門子和客戶強調的關鍵訊息。西門子特別針對工具機業者以及使用者展示在各個流程中所需的軟體虛實整合，MindSphere 雲端平台、Shopfloor的連線整合以及SINUMERIK場景應用。 5G網路貫串　博世分享移動工廠概念 博世集團(Bosch)旗下博世力士樂(Rexroth)在本屆工具機展中，則是以未來工廠做為主力概念。該公司在全球已有100多個工業4.0專案，並在實踐的過程中意識到，傳統製造模式的固定價值流，在面對未來跨界生產的市場需求時有其局限性。因此，針對未來跨產業生產的市場需求推出「未來工廠」創新製造模式。 未來工廠的設計打破了傳統局限，以智慧空間、移動設備和虛擬應用作為三大核心元素。智慧空間基於生產設備之間的5G即時通訊，採用感應式充電系統提供電源，可節省工廠的人力及成本。移動設備基於內部物流及生產流程等業務理念，讓所有生產設備皆可移動，且可依照生產任務而重新排列組合。 虛擬應用基於未來訂單都將數位虛擬化所提供的解決方案，博世力士樂已為許多自動化系統元件創建了行為模組，例如虛擬CNC控制器、軟體操作面板及3D全像整合量測系統IMS都可依據客戶的需求調整，有效實現數位價值流。 未來工廠的概念是探索更多能提升工業4.0應用的可能性。工業4.0可有效提升產品品質、控制生產成本及縮短交貨週期。為符合客戶不同的需求，本次也展出廣泛的工業4.0相關應用。全能型MTX micro CNC控制器為緊湊型數控系統，多軸雙通道控制功能，多元且可高度客製化的NC功能，具開放的PLC界面以及簡約外觀，支援多種加工方式，為實踐高品質機台及追求工業4.0所必備的全能型控制器，適用於中小型的工具機的解決方案，此次MTX micro CNC控制器將應用於現場的滾齒機上(圖3)。 圖3　博世力士樂雖然在展場上還是以產品做為展示主軸，但在與產業界溝通時，已經開始強打5G內網結合工具機，實現機台自由移動調度的未來工廠概念。 博世力士樂特別展出於2018年首次亮相漢諾威工業展的多軸搬運系統及3D全像整合量測系統IMS。多軸搬運系統具互動式的虛擬應用程式，進而提升動態性能與高定位精準度。藉由線性傳動系統傳輸不同顏色的滾珠，呈現直線運動系統的整體模組系統，多種搬運上的應用皆可透過此產品組合輕鬆實現。  

製造工廠慢慢變成儀測和連網環境，以IIoT為認知製造的核心元件，轉型成網路實體系統(圖1)。由嵌入實體資產中的IIoT 裝置和感應器提供有關這些系統功能的資料。資料經過分析後，企業便能更加瞭解其製造作業，帶來新的商機及營運機會。 圖1　IIoT技術是推動智慧化製造的基石。 電子業力求加強網路安全 製造作業是電子業價值鏈中最昂貴的部分之一。雖然IIoT能提供洞察見解，但是暴露於潛在網路攻擊和多方面損害的風險仍會增加。攻擊者會趁機利用每一端點當作新的未授權入侵點，無論是由網路駭客、競爭對手、從事企業間諜活動的國家/地區，還是心懷不滿的員工所致，一旦受到攻擊，損失就會以迅雷不及掩耳的速度排山倒海而來，風險可能包括設備故障、關鍵資料遺失以及公司聲譽受損，甚至人身傷害或失去性命。 IIoT技術可以大大提高營運效率，但是如果沒有好好保護，還是會暴露潛在的新攻擊面並成為資安目標。每台新機器一連接到其他IIoT裝置就會變成「系統的一份子」。像5G這類技術擴充，提供了攜帶大量資料所需的基礎架構，就有可能增加IIoT技術的使用率。 不過，這也會擴大攻擊面。從高價值資產或服務、雲端中的關鍵工作負載、網路實體系統中的程序控制子系統，再到關鍵業務和營運資料等等，幾乎任何事物都有可能變成攻擊弱點。想想看一家電子製造商使用安全儀表系統(SIS)控制器，從工業設備讀取資料來協助確認機器是否運作正常。若這些系統遭到入侵，有可能會造成實體損壞並中斷作業進行。事實上，2017年12月Triton/Trisis惡意軟體曾被用來對付大型電氣公司Triconex/Tricon安全系統韌體中的零時差漏洞。這導致緊急保護系統出現故障(圖2)，不僅會損失資產，網路本身也會面臨風險。   圖2　對工業控制系統(ICS)的攻擊。 組織所需的功能不僅要保護資產和網路，還要保護整個IIoT生態系統。而在發生資料外洩時快速有效應變的能力也是同樣重要。各行各業都必須設法因應變本加厲的IIoT威脅。 為了能更瞭解IIoT安全風險和影響，IBM商業價值研究院(IBV)與Oxford Economics合作訪問700名高階主管。他們分別代表了18個國家/地區700家的能源和工業公司，其中269家是電子業，這些公司都在工廠實施了IIoT。 即時設備監控和預測性維護就是兩種最普遍的應用，分別占65%和58%(圖3)。機器和程序自動化也是常見的應用，分別有45%和43%的比例在使用IIoT技術來自動化執行機器和工作流程。 圖3　IIoT技術在電子工廠和裝配線中的五大應用。 電子公司意識到網路安全風險，並設法相應地管理其安全支出(圖4)，但是他們卻不甚清楚IIoT網路安全對於保護今後業務免於IIoT威脅所必備的綜合能力(技能、控制、實務和保護等技術)。 圖4　IIoT網路安全風險對照安全支出因素。 公司在迅速採用新技術時，若沒有優先考慮適當的網路安全保護措施，就會讓自己陷入重大風險： 1.暴露機密資料：受訪高層主管將此評為風險最高，68%已強烈意識到敏感或機密資料(例如客戶和員工資料、供應商/合作夥伴智慧財產與合約)暴露，對公司成長影響甚鉅，例如損失收入、投資、率先上市的優勢，以及在競爭對手或仿冒者夾攻下流失業績。 2.企業聲譽受損和喪失大眾信心：根據60%高階主管表示，安全資料外洩對電子公司形象和聲譽造成的打擊，影響甚鉅，包括品牌的信用和信賴喪失，企業和客戶關係也會遭到無法挽回的傷害。 3.蓄意破壞導致生產中斷：45%受訪高層主管表示，此類風險可能會大幅造成實體設備受損，致使工廠從業人員受傷。網路攻擊者可能會入侵公司工業系統並操縱網路基礎架構，這樣一來，入侵就能竄改機器軟體程式或監督控制與資料蒐集系統(SCADA)。 4.智慧財產(IP)遭竊：智慧財產是未來成長的關鍵。像是工程計畫和專屬製造程序等商業機密都是競爭優勢的來源。有40%電子公司認為智慧財產(IP)遭竊可能會對未來成長造成影響，一次小小的入侵就會讓產品設計智慧財產(IP)陷入風險。 5.違反法規要求：「一般資料保護規範(GDPR)」於2018年5月生效，加上治理產品與生產程序的環境法，增加了法規暴露和風險。38%受訪高層主管非常擔心違反規定造成的潛在影響，例如可能導致巨額罰款的違規行為。雖然GDPR會保障個人資料，但也需要注重實際營運政策，例如排放、能源使用、可回收性和資產/廢棄物處置。 從支出角度來看，61%受訪電子業表示，他們主要是為了保護機密資料才會花錢設置IIoT網路安全機制，超過50%受訪者主要也是為了減少安全事件、事故和資料外洩才這麼做。 確保工業聯網安全　早期領導者率先動作 調查發現有一群早期領導者已經採取措施在保護IIoT環境。所謂早期領導者是指各行各業中受訪的公司，包括電子業。受訪的700家公司中有76家屬於早期領導者，其中36家都是電子公司，此一族群係依照以下三項指標評比為表現一流的前25%企業。 雖然早期領導者離真正保護環境還有一段距離，但是他們確實比其他公司更精準地掌握了IIoT部署和連網工業控制系統(ICS)的安全需求。47%受訪者制定了正式的網路安全計畫，以便建立、管理及更新所需的 IIoT 網路安全工具、程序和技能，而其他電子公司僅占13%(圖5)。   圖5　瞭解IIoT網路安全和採用正式的網路安全計畫。 早期領導者在業務和作業流程中整合IIoT網路安全方面也表現出更高的成熟度，有99%不僅僅只是投資該領域(圖6)。有20%的早期領導者已優化了IIoT網路安全功能並看到了效益，其他電子公司則占6%。早期領導者各自使用網路安全解決方案來保護資料和裝置，並使用自動化與認知技術來偵測和回應以下三個領域的安全威脅(圖7)，分別為保護整個IIoT生態系統的資料、在整個生命週期保護裝置，使安全系統保持最新狀態，以及運用自動化與認知智慧增強偵測和回應。 圖6　IIoT網路安全整合成熟度。   圖7　早期領導者各自差異。 在保護整個IIoT生態系統的資料方面，電子供應鏈共享大量機密資料和智慧財產，如果遭到暴露或是遭竊，那麼公司、供應鏈及合作夥伴的未來事業都會陷入風險。值得注意的是，33%的早期領導者與14%的其他電子公司已領先實施特定的網路安全解決方案。 而在整個生命週期保護裝置，使安全系統保持最新狀態方面，未受保護的感應器和裝置會使營運技術(IT-OT)IIoT的網路遭到攻擊，對實體和財務造成不堪設想的後果。37%的早期領導者已領先保護他們的IIoT裝置，其他電子公司則占23%。 至於運用自動化與認知智慧增強偵測和回應，則是因應保護和預防無法解決所有問題，請備好系統以偵測資料外洩並減輕損害。傳統偵測系統可以解決已知的攻擊和威脅傳染媒介與漏洞。而人工智慧(AI)、機器學習和進階行為分析等認知能力，則有助於因應未來可能出現和遭到利用的「未知狀況」。28%的早期領導者已領先實施這些綜合實務，其他電子公司則占19%。 運用九大基本實務降低安全風險 早期領導者應用了風險型和規範型的安全方法，著重於九大特定實務(圖8)。   圖8　早期領導者採用各自不同的安全實務。 保護IIoT生態系統資料 電子公司最大的IIoT相關風險就是機密資料暴露。事實上，電子工業發生的各種IIoT 網路安全事故中，包括疑似、未遂和成功入侵等，資料洩漏排名第一，占總數的26%。以下做法有助於解決類似事件。 1.實施IIoT裝置使用者隱私控制：如果使用資料能鏈結到裝置，就可以推斷出有關公司生產和流程機密的資訊。為了解決這個問題，公司應該實施控管措施，讓使用者指定裝置資料的儲存方式，以及與第三方使用和共享資料的方式。在其他情況下，類似的策略也很重要，例如變更擁有權。 2.實施驗證使用者的IIoT鑑別：有兩倍之多的早期領導者(30%對15%)已領先採用這種做法。鑑別IIoT裝置身分的能力非常重要，特別是經常無人看管的IIoT機器對機器(M2M)情境。 3.定義明確的服務水準合約(SLA)以確保安全和隱私：有三倍之多的早期領導者(28%對10%)以這種方式監控和執行安全要求。為了對抗內部攻擊並防止資訊遭到盜用或外洩，就要實施資料存取控管。清楚掌握誰有權存取機密功能或資料，並密切監控和審核這些授權使用者的行為。 時時更新安全系統　 有23%的受訪者表示，電子IIoT部署中最易受攻擊的部分就是平台，而22%受訪者則表示是裝置和感應器。解決此點主要挑戰的四種做法包括： 1.庫存授權和未授權軟體：務必控管驅動IIoT元件的軟體版本、審查與版本相關的威脅並建立安全基準線。這些措施應該還要加上深入瞭解端點的作用與通訊對象。每個端點都要建檔、加到資產庫存中並進行監控。 2.部署內建診斷功能的IIoT裝置：早期領導者都有實施偵測裝置，能發現因元件故障或篡改企圖而引起的故障。IIoT端點經常要在惡劣的環境中運作，且長時間無人為操作。雖然端點的安全和隱私至關重要，但是卻不常在軟硬體中增設加密安全功能。 3.自動掃描連網裝置：持續評估和補救弱點的做法非常重要，但是主動掃描漏洞對ICS網路通訊不利，還會進一步影響產品和系統可用性。如果自動掃描不適用，也可以改用被動監控工具。 4.部署安全強化的裝置硬體與韌體：更換裝置通常成本高昂，而且新版裝置還可能不適用於提升的安全性。公司應該持續執行協調性修補和更新，雖然所要更新的裝置通常每天整天都在執行，還是要克服這種本質上的挑戰。這對不少製造時缺乏安全性的舊版設備尤其重要。 運用自動化與認知智慧增強偵測和回應 保護和預防無法解決所有問題，即使是安全開發和部署的系統也不能保證絕對受到保護。攻擊者不斷會伺機滲透系統，因此必須採用自動化機制來偵測和補救資料外洩。 據44%受訪高階主管表示，保護電子IIoT部署安全的最大挑戰，就是缺乏高技能的網路安全資源。電子公司可以實施AI驅動的自動化調查程序來減少以人工方式偵測威脅。若要有系統地為自訂警示訂定威脅的優先順序，可以定義機密資料與資產、網路分段和雲端服務。採用AI威脅偵測和補救措施共有兩種做法： 1.應用進階行為分析來偵測資料外洩並做出回應：有兩倍之多的早期領導者都在使用機器學習的行為分析。他們能應用企業級 AI支援的威脅偵測，找出異常的使用者活動，並排定風險的優先順序。早期領導者也已領先採用機器學習，自動執行正常行為的調適性模型、追蹤這種正常行為，並標記可能示意有新威脅的異常活動。 2.實施AI技術即時監控安全並做出回應：若能應用資料驅動技術，從外部和內部來源建立即時饋送的威脅情報，就能更快偵測出威脅並進行補救。 綜上所述，IIoT需要融合IT和OT這種能監控和控制實體環境的系統，但是過程相當複雜，且有一定的風險。不過IIoT技術務必要好好保護，否則其直接的營運和財務效益，可能會以整個生態系統的未來為代價。

施耐德電機(Schneider Electric)在德國漢諾威工業展全面展示其數位聯網產品、方案及服務，協助客戶開啟其數位化旅程或加速數位轉型。施耐德電機並於展覽中推出全新的工業物聯網(IIoT)平台─Exchange及EcoStruxure，包含聯網應用程式、服務及產品，能有效協助決策者及管理人員，讓其在有十足把握的情況下，運用快速且降低成本的方式進行數位化操作。 施耐德電機工業暨機械自動化事業部全球執行副總Peter Herweck表示，為了在快速變動的環境中獲得最大收益，產業需要一個開放式創新平台來分享想法、打破現有框架和進入新市場，這就是為什麼施耐德推出Schneider Electric Exchange。為了實現這個協作平台，施耐德推出了與EcoStruxure可以緊密連結的全新產品，幫助各領域的管理人員將機器及流程自動化，同時在激烈的競爭環境中提高效率及強韌性。 Schneider Electric Exchange是全世界第一個跨產業的開放式生態系統，專門為實現永續性及效率而設計。藉由大型資料庫如APIs、分析及數據集來改善產品，Exchange可協助客戶在較困難的新興市場中觸及更廣大的客群。Exchange亦可藉由提升數位工具及專業知識拓展解決方案並縮短產品上市時間，同時亦可透過強大的雲端平台進行協作，有效地管理並完成專案。 全球管理諮詢和專業服務公司埃森哲(Accenture)藉由Exchange具備了開發客製化解決方案及發展數位化商業模式的能力；提供工業網路安全專業知識的營運技術(OT)基礎設施專家Claroty，則藉由Exchange讓客戶避免整合工業物聯網解決方案時所產生的大型數位風險。 Schneider Electric Exchange的核心是 EcoStruxure，為一開放式、可互相操作的物聯網系統架構及專業生態系統。藉由升級的物聯網、行動、感測、雲端、分析及網路安全等功能，EcoStruxure可提供安全、可靠、高效、可持續及連結性的附加價值，達到全面創新。EcoStruxure在20,000多名開發商、650,000家服務商和合作夥伴及3,000家公用事業機構的支援下，已部署在近500,000個場域中，並且管理超過2百萬項資產。

半導體產業內有許多標準都是在國際半導體產業協會(SEMI)的平台下形成，針對晶圓廠與晶圓設備的資訊安全標準也會循此途徑。SEMI會務拓展及會員服務總監李敏華(圖1)表示，SEMI作為連結產業的平台，對產業內需要群策群力才能解決的共同問題，一直抱持著積極推動的心態。 圖1　SEMI會務拓展及會員服務總監李敏華表示，台灣廠商將在半導體設備/整廠資安的國際標準制定上，扮演領導者角色。 台廠主導半導體設備安全標準 針對資訊安全議題，目前SEMI已經成立晶圓廠及設備資訊安全任務小組(Fab& Equipment Information Security Task Force)，並由台積電、日月光等台灣半導體製造相關大廠帶頭，希望制定出全球通用的晶圓廠/半導體設備資訊安全標準。也因為半導體設備業者的重量級客戶都在台灣，因此這個由台系大廠主導的資訊安全標準，廣泛受到日本及北美SEMI會員的密切關注，因為設備業者都希望能在第一時間知道客戶對資安的要求，才能快速配合。 SEMI Taiwan接下來也會邀請相關主導廠商舉辦講座，跟半導體業內的其他業者分享其資安實務做法跟經驗，讓整個半導體產業鏈的成員都知道領導大廠的想法跟做法，進而提升半導體產業的資安水準。 資安問題無從迴避 不管是前段晶圓製造或後段封裝測試業者，為了提升自家的競爭力，都在朝智慧製造的方向發展。不管是在產線上安裝大量感測節點，蒐集各種機台參數，或是實現製程參數的中央控管，都必須倚靠工業物聯網(IIoT)這項基礎建設。 另一方面，不管是前段廠或後段廠，都在人工智慧(AI)、機器學習(ML)上布署重兵，希望藉由機器系統自動分析源源不絕的資料流，並從中找到關鍵資訊來改善自家企業的日常運作。一般來說，半導體生產線上的機台狀態可以分成Queue Time、Hold Time與Run Time三種狀態對半導體製造業者而言，Queue Time跟Hold Time當然要越短越好，這樣產線稼動率才能提升。也因如此，智慧排程、預兆診斷或預防性維護等基於人工智慧或機器學習的應用功能，吸引眾多半導體廠投入研發。 正因為IIoT跟機器學習的導入，是未來半導體產業必然要走的路，因此隨之而來的資安問題，是半導體業者無從迴避的挑戰，不能一邊享受這些新技術所帶來的效益，卻忽視其所帶來的隱患而不予以解決。不過，就如同其他垂直產業在推動智慧製造時，最大的問題不在新產線、新機台，而是既有產線的升級與更新，半導體產業要解決資安問題，最大的痛苦點也在既有機台上。即便是發展步調極快的半導體產業，產線上也仍存在少部分已經使用十多年的舊機台，要針對這類舊機台進行安全更新，是最棘手的挑戰。比較上位的工業電腦，都存在微軟(Microsoft)已終止Windows XP更新支援所帶來的問題，要對更下位、直接控制機台內部運作的可編程邏輯控制器(PLC)進行安全更新，問題只會更複雜。PLC本來就是相對封閉的控制系統，懂得撰寫PLC程式的工程師是相對少數，而且PLC的程式非常重視穩定度，因此只要一撰寫完成，上線使用確認能穩定運作之後，使用者通常是能不更新就不更新。 興利/除弊兩路並行　半導體產業經驗足為借鏡 智慧製造是每個製造業都必須面對的轉型課題，半導體產業身為目前全世界最接近工業4.0的產業，其發展路徑有許多地方可以讓其他領域的製造業參考。舉例來說，機台聯網對半導體設備來說，早已不是問題，某些進度比較快的大廠，不僅生產參數/配方都已經藉由機台聯網實現中央控管，甚至連機台上下料都已經毋須作業員協助，直接用無人搬運車加上機器手臂代勞，進而使得關燈工廠得以實現。 但半導體產業的智慧製造走得雖快，遇到的問題自然也是前所未有的。資訊安全是工業物聯網概念還在發酵階段，就已經有許多人提出警告的議題，但提出警告跟如何解決問題，畢竟是不同層面的事情。半導體身為最早遇到工業物聯網資安問題的產業，決定用群策群力的方式，將使用者、軟體業者、系統整合者和設備供應商團結起來，以制定產業標準的方式來解決問題。可以預料的是，這種做法未來應該會擴散到其他產業。

工業4.0熱潮持續升溫，為擴展工控市場版圖，並提升競爭優勢，光寶科技未來將聚焦驅動控制技術，2019年除將陸續發布變頻器、伺服器、運動控制器等新品外，也將透過工業物聯網(IIoT)解決方案，協助製造業者順利走向轉型「智慧智造」的第一哩路。 光寶科技工業自動化事業部總經理鄭智峰表示，光寶於2014年成立工業自動化事業部門，在過去五年的時間裡，該公司已經形成變頻器、伺服系統、人機介面(HMI)和運動控制器在內的一系列相對完善的自動化產品體系。而面對競爭激烈的工業自動化市場，該公司有一定的電源和驅動技術經驗，同時也有許多工廠可進行自動化產品的先行驗證和測試；這些都是光寶科技的基礎優勢，而未來該公司聚焦驅動控制技術，投入更多資源於驅動控制產品開發，提升其性能及功能，藉此提升競爭優勢。 像是光寶科技近日便發布全新ISA-7X伺服系統，整套系統包括伺服驅動器、伺服馬達、電纜及相關配件，功率範圍從100W至2kW，産品功能齊全，性能優異，可滿足包裝、3C、紡織機械等不同產業應用需求。 據悉，ISA-7X伺服系統之濾波功能能抑制機械振動，其內建的ISA-Pro調試軟體，可讓參數設置及調試更加便捷，方便使用；且速度頻響能達到1kHz，滿足高響應要求，並支持最高4MHz差分脈衝輸入、Modbus總線通訊編碼器分辨率高達20位，實現高精度定位。 至於安裝後的維護，因ISA-7X可耐受較寬的電壓輸入範圍，適應電壓波動較大的環境，ISA-Pro軟體並可監控與蒐集資訊，便於故障排除；系統並內建MSC功能丶制動電阻及電子凸輪功能，不需要專業運動控制器及額外的制動電阻，讓中小型企業能夠節省成本。 另一方面，光寶科技除了將陸續推出變頻器、伺服驅動器、伺服馬達、可程式控制器、HMI等工控產品搶攻市場商機之外，為協助製造業者能順利跨進「智慧智造」，也於今年推出基於硬體產品和軟體服務的整套IIoT解決方案。 光寶指出，此一IIoT解決方案不光只是提供軟硬體產品，更多的還是「服務」製造業者踏入「智造」領域；也就是提供整體的規畫，從機台聯網到數據採集、數據呈現及數據分析等。換言之，透過IIoT方案的協助，製造業者可以更清楚的瞭解其生產過程所產生出來的數據及資料如何為他所用。 鄭智峰說明，企業經營不再只是一場有限賽局，像籃球賽或棋局，競爭對手、遊戲規則、勝負結果一目了然。如今企業經營已轉變為『無限賽局(The Infinite Game)，也就是所面對的挑戰沒有終點，企業須具備長期持續參賽的資格，才是經營之道；而光寶將聚焦驅動控制技術、IIoT方案，並以靈活彈性的營運策略，布局全球工控市場，迎接無限賽局的挑戰。 也因此，除了持續提供軟硬體新品和服務之外，光寶科技也致力打造更完善的經銷商體制。光寶科技全球經銷商管理暨業務資深處長陳子健舉例，當客戶機台出貨至海外，電控零件發生故障情況時，多數業者均無法提供當地的即時支援服務，而光寶透過完善之經銷商體制，不僅能提供即時服務，也在機台出貨前，就提供終端使用者完整的諮詢服務，做到預防管理，目前該公司全球經銷商據點已涵蓋全球美、歐、亞、非四大洲。