工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟與平臺發(fā)展趨勢

　　IIC發(fā)展歷程

　　工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟發(fā)展現(xiàn)況自GE提出工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)(Industry of Internet)與“1%的威力”，以及德國工業(yè)4.0引入虛實(shí)整合系統(tǒng)(Cyber Physical System，CPS)概念后，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)和物物相聯(lián)的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)成為熱門議題。相較于工業(yè)4.0是整體制造架構(gòu)的革新，IIoT更著重提升跨工業(yè)領(lǐng)域的兼容性與安全性。但工業(yè)制造領(lǐng)域涵蓋層面廣泛，各類設(shè)備、技術(shù)協(xié)議與信息系統(tǒng)非常繁雜，加上技術(shù)汰換率較低，許多舊技術(shù)仍在在線運(yùn)作，降低各設(shè)備間的溝通兼容性。因此，當(dāng)物物相聯(lián)的需求來臨時(shí)，高難度的整合議題成為一大挑戰(zhàn)。

　　正因工業(yè)制造領(lǐng)域架構(gòu)龐大復(fù)雜，加上需整合的范圍廣，許多廠商開始組成聯(lián)盟來推動(dòng)市場變革，從運(yùn)作架構(gòu)、技術(shù)框架、安全防護(hù)與開發(fā)環(huán)境進(jìn)行協(xié)議整合。這些聯(lián)盟代表的不僅是標(biāo)準(zhǔn)或制度，更代表產(chǎn)業(yè)將塑造新的生態(tài)系，也因此聯(lián)盟發(fā)展至關(guān)重要，將大幅影響未來整個(gè)工業(yè)制造領(lǐng)域的走向和體系。

　　以下將介紹Industrial Internet Consortium(后文皆稱IIC)與AVnu Alliance兩大聯(lián)盟，分別代表兩大工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)主軸。

　　IIC：建立完整框架

　　IIC為AT&T、Cisco、GE、IBM與Intel于2014年共同成立的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟，目前已有240家會(huì)員，如軟件平臺廠商PTC、機(jī)電大廠ABB、云端廠商Microsoft、測試廠商N(yùn)ational Instrument、傳統(tǒng)制造大廠Siemens與芯片廠商Qualcomm，生態(tài)系相當(dāng)完整。

　　同時(shí)簡化科技以降低相互連接的困難度，并以聯(lián)盟形式逐步影響各組織制定標(biāo)準(zhǔn)的流程和走向，進(jìn)而提供測試場域，讓創(chuàng)新技術(shù)與商業(yè)模式得以實(shí)行。

　　在架構(gòu)演進(jìn)上，IIC在2015年于柏林發(fā)布工業(yè)網(wǎng)絡(luò)參考架構(gòu)(Industrial Internet Reference Architecture，后皆稱IIRA)，針對跨工業(yè)領(lǐng)域會(huì)遇到的安全隱私、聯(lián)機(jī)與互操作性問題制定架構(gòu)，讓現(xiàn)存標(biāo)準(zhǔn)或未來可能出現(xiàn)的新標(biāo)準(zhǔn)能統(tǒng)一在此安全架構(gòu)下運(yùn)作。

　　IIC也與不同聯(lián)盟合作，如2015年3月與物聯(lián)網(wǎng)組織OIC(現(xiàn)已改為OCF，并與AllSeen合并)結(jié)盟，透過技術(shù)互通與信息分享，兼容于彼此的參考架構(gòu)和開發(fā)框架。2016年則與工業(yè)4.0平臺(Industrie 4.0)達(dá)成合作意向，其中IIC著重跨工業(yè)領(lǐng)域的集成，包括能源、醫(yī)療、制造、運(yùn)輸與公共領(lǐng)域等，而Industrie 4.0則聚焦工業(yè)制造。

　　在資安方面，IIC也于2016年9月底發(fā)布IIRA第一版安全協(xié)議(Industrial Internet of Things，Volume G4：Security Framework，IISF)，是由芯片制造商、設(shè)備開發(fā)商與終端用戶共同訂定。如何順利相連又不影響既有功能、不受外在侵入或干擾，或在不受到外在威脅的情況下增加預(yù)測功能(通常是透過連接云端)都是考慮重點(diǎn)。

　　AVnu Alliance：

　　建置底層通訊技術(shù)

　　AVnu Alliance是由Broadcom、Cisco、Harman、Intel與Xilinx等廠商于2009年成立，主要進(jìn)行音頻視訊橋接(Audio Video Bridging，AVB)與時(shí)效性網(wǎng)絡(luò)(Time-Sensitive Networking，TSN)的標(biāo)準(zhǔn)制定和認(rèn)證服務(wù)，其中TSN主打工業(yè)以太網(wǎng)通訊，致力于實(shí)現(xiàn)利用單一網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來整合工業(yè)環(huán)境中OT(Operations Technology)和IT(Information Technology)間的溝通。

　　TSN是根據(jù)以太網(wǎng)絡(luò)IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)制定，明訂不同以太網(wǎng)絡(luò)層和功能需求，并確保裝置間的互操作性，且能將目前100Mbit/s等級的工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)傳輸速率大幅提升10倍以上至Gbit/s等級傳輸量，足以支持工業(yè)4.0時(shí)代的各類應(yīng)用，如工業(yè)大數(shù)據(jù)、云端運(yùn)算、自動(dòng)化、人工智能、機(jī)器人與3D打印等。

　　目前工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)許多應(yīng)用如機(jī)器視覺、3D掃描與電力分析等在進(jìn)階感測應(yīng)用上有一定困難，主要原因就是受限于網(wǎng)絡(luò)帶寬資源緊繃，而TSN將會(huì)納入標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)絡(luò)速率，包括目前使用中的1Gb、10Gb與400Gb，并支持全雙工通訊，有望滿足上述應(yīng)用的帶寬需求。

　　此外，TSN優(yōu)先處理快速系統(tǒng)響應(yīng)和閉回路控制應(yīng)用所需的低延遲通訊作業(yè)，等級可達(dá)到數(shù)十微秒的傳輸時(shí)間，以及數(shù)十毫微秒的節(jié)點(diǎn)時(shí)間同步效能。為確保高時(shí)效傳輸效率，TSN還可透過自動(dòng)化設(shè)定提供高穩(wěn)定的數(shù)據(jù)路徑，借助封包復(fù)制與合并完成路徑備援，大幅減少數(shù)據(jù)遺失、延遲與同步上的困難。

　　TSN希望能整合OT和IT架構(gòu)，以及時(shí)效性和非時(shí)效性數(shù)據(jù)，并依照應(yīng)用需求有效調(diào)整，但TSN屬于底層通訊技術(shù)，若要采用新的底層技術(shù)須考慮廠商的接受程度，因此TSN沿用標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)絡(luò)組件和IT傳輸作業(yè)，承襲既有的以太網(wǎng)絡(luò)特性，如HTTP接口和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)等。

　　參與TSN標(biāo)準(zhǔn)訂定和測試的廠商不乏許多大廠，2016年3月以National Instrument為首，聯(lián)合工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟IIC，以及Bosch Rexroth、Cisco、Intel、KUKA、Schneider Electric與TTTech等共同開發(fā)TSN測試平臺。未來IIC內(nèi)的廠商都能以TSN進(jìn)行底層技術(shù)的升級，大幅提升TSN在市場的接受度和可用性。

　　工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺崛起-以GE Predix為例

　　工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟負(fù)責(zé)制定各類標(biāo)準(zhǔn)，并建立大架構(gòu)下每層關(guān)系，讓各廠商在有彈性且得以互相溝通的框架內(nèi)進(jìn)行商業(yè)運(yùn)作，也就是說工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟建立了整個(gè)產(chǎn)業(yè)的「骨架」，但要讓產(chǎn)業(yè)充滿“靈魂”，則仰賴各廠商的商業(yè)模式和服務(wù)提供，提供完整運(yùn)營支持的后端物聯(lián)網(wǎng)平臺就扮演重要角色，讓廠商能順利建構(gòu)自家商業(yè)體系。

　　以下即以GE Predix平臺為例，探討工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺發(fā)展。

　　GE應(yīng)對工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)潮流，搭配數(shù)字化轉(zhuǎn)型業(yè)務(wù)，推出工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)軟件平臺Predix，初期僅提供GE客戶或?qū)ｉT廠商使用，但2015上半年已全面開放給所有廠商。Predix可視為工業(yè)領(lǐng)域特用的操作系統(tǒng)，主要目標(biāo)是透過接取終端硬件和設(shè)備數(shù)據(jù)，連接各類工業(yè)設(shè)備。

　　由于Predix是基于云端發(fā)展，特別強(qiáng)調(diào)Cloud Foundry建置，讓工業(yè)領(lǐng)域客戶省去自行建置云端或后續(xù)維護(hù)的麻煩，更可充分利用云端替廠商進(jìn)行業(yè)務(wù)優(yōu)化，例如搜集全球內(nèi)建傳感器的機(jī)械設(shè)備數(shù)據(jù)(設(shè)備需通過Predix-ready認(rèn)證)，并連接數(shù)據(jù)將這些智能機(jī)械設(shè)備和Predix平臺中各式軟件結(jié)合，再進(jìn)行實(shí)時(shí)分析。GE最初是將此架構(gòu)應(yīng)用在油氣工業(yè)和航空等先進(jìn)機(jī)械設(shè)備。

　　Predix系統(tǒng)架構(gòu)相當(dāng)龐大，從智能設(shè)備認(rèn)證、數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)連接、邊際運(yùn)算架構(gòu)與云端系統(tǒng)建置和服務(wù)提供，到最后的分析工具都涵蓋在內(nèi)。在最關(guān)鍵的分析工具方面，GE透過投資大數(shù)據(jù)分析平臺廠商Pivotal，讓Predix的分析能力進(jìn)一步強(qiáng)化。此外，GE也持續(xù)透過并購或合作，提升平臺中各種能力，如去年底并購云端服務(wù)廠商ServiceMax與知名物聯(lián)網(wǎng)軟件廠商Bit Stew，并于2017年與公有云大廠Microsoft的Azure平臺合作。

　　若從GE Predix平臺發(fā)展來看，可簡單歸納出工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺的幾點(diǎn)趨勢：

　　一、Predix的核心是提供Cloud Foundry建置，現(xiàn)今客戶重視應(yīng)用的快速開發(fā)和快速上線(Time to Market)，因此平臺透過提供基礎(chǔ)建設(shè)整合，讓用戶可以更專注在本業(yè)發(fā)展。

　　二、目前大部分廠商沒有能力和資金進(jìn)行大量且長時(shí)間的數(shù)據(jù)匯整，因此工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺需提供簡易、直觀且兼容性高的數(shù)據(jù)集成功能，才能協(xié)助廠商順利跨出工業(yè)智慧化的第一步。

　　三、對廠商而言，平臺的最大價(jià)值在于提供分析能力。Predix平臺真正發(fā)揮效用也是在GE投資Pivotal后，讓Predix的分析運(yùn)算能力得以強(qiáng)化，協(xié)助客戶找出數(shù)據(jù)蘊(yùn)含的洞察(Insight)。

　　四、現(xiàn)今廠商的業(yè)務(wù)開發(fā)或企業(yè)營運(yùn)不只局限在單一環(huán)境，而會(huì)依需求找尋最佳環(huán)境。因此，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺必須擁有高度可用性和支持能力，運(yùn)作于云端、霧端或數(shù)據(jù)中心等。

　　五、承上，因?yàn)榄h(huán)境多元，加上黑客事件往往會(huì)造成廠商極大損失，因此用戶在使用或搬移數(shù)據(jù)時(shí)，平臺將扮演重要的保全角色。

　　小結(jié)

　　一、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟發(fā)展朝向串接與整合趨勢邁進(jìn)

　　與各大物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟逐漸整合的情況類似，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟也正朝向相容合作邁進(jìn)，整體框架、連接性與安全性都會(huì)更整合。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的參與者彼此間的連結(jié)性與可靠性的要求遠(yuǎn)大于消費(fèi)性物聯(lián)網(wǎng)，擴(kuò)散出去的網(wǎng)絡(luò)更是綿密復(fù)雜，因此市場參與者若無法融入各聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)或框架，很難在市場中生存，而未來即使出現(xiàn)新的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟，也勢必會(huì)與既有現(xiàn)存的大型聯(lián)盟合作。

　　二、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺功能需更多元，但協(xié)助客戶專注本業(yè)的使命不變

　　目前市場上工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺十分多元，但工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)各層與各層間的專業(yè)度和連結(jié)性相當(dāng)高，非工業(yè)領(lǐng)域背景的平臺廠商無法應(yīng)付，唯有將工業(yè)專業(yè)知識確實(shí)融入平臺間，才有能力和機(jī)會(huì)進(jìn)行整條產(chǎn)業(yè)鏈的平臺串整，許多企業(yè)客戶需要的也正是這種多功能、高整合性的平臺服務(wù)，讓他們能更專注在自身業(yè)務(wù)。