智慧製造強調少量多樣與高附加價值，精準、彈性等智慧化能力越來越重要，5G URLLC可能是製造智慧化的最後一哩，IIoT是製造業轉型升級的關鍵，電信營運業者積極推出企業專網解決方案，藉使用者體驗與產業生態系搶占商機。
5G工業物聯網(IIoT)標準3GPP R16甫拍板，智慧工廠議題旋即掀起一陣熱潮，國內電信營運商甚至在5G消費市場服務開台之前，就已經搶先推出企業專網服務，超前部署5G帶動的全新產業應用商機，除了因為消費市場發展已臻成熟，用戶數與每用戶平均收入(Average Revenue Per User, ARPU)持續推高的力道有限，更因為在工業4.0與智慧製造的趨勢之下，5G的導入與應用成為發展的關鍵之一。
產業界對於超高可靠度與超低延遲的URLLC技術導入產線有高度想像空間，製造業幾年前掀起工業4.0的熱潮，5G很可能是製造智慧化的最後一哩，而與智慧工廠話題息息相關的就是企業專網，透過企業網路可以實現高可靠度、低時間延遲與精準時間同步的網路控制，產線猶如打通任督二脈，功力大幅增進，本文將探討智慧製造與企業專網發展概況，並探索智慧製造如何增進產業核心競爭力。
5G建構智慧製造最後一哩
製造業發展越來越成熟，量產能力與成本控制不再是致勝的關鍵，智慧製造強調少量多樣與高附加價值，精準、彈性等智慧化能力越來越重要，遠傳企業網路規劃與維運協理汪以仁(圖1)表示，製造業提升競爭力的關鍵已經從內部的流程優化，演進到新科技應用與導入能力，同時也不再僅止於同業間的競爭，若所有競爭對手或廠商皆導入5G應用，沒有導入的廠商競爭力流失稱為不作為的代價(Cost of Inaction, COI)，情況嚴重的話可能被市場所淘汰。
圖1 遠傳企業網路規劃與維運協理汪以仁指出沒有導入5G的廠商競爭力流失，將承受不作為的代價(Cost of Inaction)。
5G工業物聯網與企業專網的話題先前在台灣引起熱烈討論，產業期待藉5G提升核心競爭力，營運商希望企業專網成為下一個營收金雞母，汪以仁認為，過去一段時間的討論比較集中在企業專網的實現方式，包括公網、專網與專網專頻等三種模式。公網即是在現有的行動網路架構下，透過營運商的軟硬體技術，提供企業專屬的行動/無線網路服務；而專網還是採用公網頻段，但在企業的場域架設獨立的設備，所以是商用頻段的私有網路；專網專頻則是在指定的頻段上，架設獨立的網路。
這三者的差別在於主導性，公網是營運商主導性強，專網專頻則是企業主導，專網介於兩者中間。從另外一個角度來觀察，工研院資通所所長闕志克(圖2)指出，第一種模式跟第二種模式都是使用電信業者的公網，只是第二種模式企業可以採用開放式架構的軟、硬體，搭配自身的網路需求，建構出一套專屬的網路架構，網路維運與資料都有較高的掌握度。而第三種專網專頻則是由企業掌握網路架構到維運與資料，自主性最高但難度也高，比較適合大型企業發展。
圖2 工研院資通所所長闕志克提出對於台灣來說，IIoT是製造業轉型升級的關鍵。
IIoT帶動製造業轉型升級
URLLC包括可靠度與延遲性，闕志克說，以智慧製造為例，可靠度的需求會比延遲性高，現階段的智慧製造相關應用，要求反應時間在10ms之內的應用應該占不到10%，其他90%都不需要這麼嚴格的反應速度，在工業應用上，穩定性是基本的需求，如果只有迅速的反應時間而可靠度不佳，在產線上的應用相對不被接受。
3GPP的R16與R17規範將建構IIoT所需要的技術架構，除了高可靠度與低延遲之外，已經廣泛應用且技術較為成熟的低功耗廣域網路LPWA技術eMTC/NB-IoT也在各類應用上多有發揮；另外，R17將制定新標準NR-Light，效能表現介於廣泛聯結的NB-IoT與URLLC技術之間。如圖3所示，Nokia台灣客戶營運部技術總監陳銘邦解釋，URLLC將應用在配電(Electricity Distribution)管理系統、機器手臂控制、無人搬運車(Automated Guided Vehicle, AGV)等，LPWA則以無線語音控制、資產追蹤(Asset Tracking)、交通號誌控制等應用為主。
圖3 5G IIoT工業物聯網應用情境
資料來源：Nokia
而新興的NR-Light預計將在2021~2022問世，提供需要比NB-IoT更大頻寬，並且可以忍受比URLLC更低可靠度與更長反應時間的應用，如無人機(Drone)遙控、工業感測器(Industrial Sensor)、高解析影像傳輸、起重機遠端遙控(Crane Remote Control)等工程機具遠端遙控應用。
對於台灣來說，IIoT是製造業轉型升級的關鍵，闕志克強調，台灣的大量製造與成本控制競爭力已經逐漸喪失，包括大陸、東南亞等人力、土地、水電成本較低的地區更有優勢，所以台灣製造業必須發展少量多樣且附加價值高的高階製造業，近年台灣這類最具代表性的產業就是先進製程的晶圓代工。另外，競技無人機這類需要高頻寬、即時影像的特殊應用，也是台灣的機會，若能成功建立，則可以創造類似F1賽車這樣的獨特經濟生態系。
營運商企業專網服務超前部署
而國內的三大電信營運業者，都已經推出企業專網解決方案，希望可以藉著建立更好的使用者體驗與產業生態系搶占市場，避免未來專頻專網上路之後喪失商機。汪以仁說明，遠傳不論網路規畫、建置與後續的維運都已具備相當之經驗，也建置專業的團隊可提供網路解決方案給企業用戶，企業用戶不需再花資源解決相同問題，僅須與遠傳合作，便能發揮整合綜效。5G的網路標準提供彈性的網路能力，包括網路虛擬化架構、網路切片與邊緣運算能力等技術，可以組合成不同的部署架構支援企業多樣化需求。遠傳針對不同場域的需求，提供四個方案建議：1.網路切片、2.企業專用基地台、3.企業專用基地台及資料面核心網、4.獨立組網。
在應用選擇方面，汪以仁進一步解釋，若是中小企業公有雲/混合雲、物聯網服務建議採方案1或2；具專屬無線接取需求之應用如網通裝置測試等則建議使用方案2；新創團隊發展行動創新應用則適用方案2或3；智慧工廠、醫院、車站、機場、能源、海港、倉儲、校園、購物中心、體育場館、音樂廳/劇院等，屬於綜合性應用，可依效能或成本需求選擇方案2或3或4；若是車聯網業者因場域範圍寬廣，較適用方案1。然而，部份應用若方案1難以滿足，則可搭配方案3。
另外，中華電信亦推出四個架構類型供企業參考、導入，專屬1型可與多家企業共用Edge Cloud，基地台可共享或專用，適用於車聯網及雲端遊戲等應用；專屬2型則為企業提供專屬行動邊緣運算(Mobile Edge Computing, MEC)及基地台，適用於智慧製造與智慧醫療等應用；專屬3型則企業享有專屬基地台及專屬核心網路，適用於高科技產業與救災安防等應用；專屬虛擬型預計2022年推出，使用網路切片技術，提供端到端切片，更具QoS保障。
台灣大哥大規劃六種企業專網建置架構，提供不同場域應用。除了專頻專網、共頻專網(企業專屬基地台)、共頻共網＋共基站、企業專用基地台＋專屬MEC，未來也會基於5G SA架構推出網路切片及網路切片＋共基站的網路技術建置服務。在製造業的環境中，尤其高科技產業，園區幅員遼闊、甚至多樓層，網路環境的規劃就是一大挑戰，現階段POC場域的挑戰就是要基於各種現場環境去布建規劃，像是倉儲園區現有的網路通訊環境限制，讓無人車的作業受到影響，因此計畫導入5G專網來協助無人車及AMR自主移動機器人可以透過5G專屬網路技術，強化整個產線的運作彈性，同時也可透過裝測感知器經由雲端分析數據，提升貨物定位追蹤的效率。