工業4.0的發展，在COVID-19疫情挑戰之下更加突顯其重要性。高度安全、穩定的網路架構，則是確保資料傳輸與安全保障的首要條件。
隨著2022年歐美陸續解封，製造業產能全面復甦的情況下，在產線上導入5G、Wi-Fi 6等，有助升級生產線和強化自動化流程、安全無慮的資料傳輸，企業方能更有效掌握產線配置，實現智慧製造的精髓。
數位轉型有要領 掌握無線系統/網路安全
疫情加速數位轉型，產線與物流配置持續不斷精進。各個產業在導入自動化的過程中，因為產業特性的差異導致導入進度不同。就產線角度來看，半導體產業購入機台就配有自動化功能，按部就班推動數位轉型即可，反而在疫情期間，傳統產業導入工業物聯網(IIoT)大幅增加，台灣西門子數位工業製程自動化部門資深產品經理林瑞媛(圖1)指出，由於傳產和設備商機台多已長年使用，轉型重點在既有的生產線增加無線系統與加強網路安全效能，以便精準掌握資料。
圖1 台灣西門子數位工業製程自動化部門資深產品經理林瑞媛提出針對工廠整個長期運作模式和環境，5G和Wi-Fi 6目前角色分工、互補，Wi-Fi 6可補足5G無法達到之處，所以未來5G跟WiFi 6會互相搭配使用。
物流管理是實現智慧製造重要的一環。各層面的智慧化以後，從物流到產線皆能精準掌控。工廠導入無線射頻辨識系統(RFID)後，隨時掌握不同原物料進貨時間、製造過程的汰換率、到最後的品質皆可即時掌握。在現今產能吃緊的狀況下，該流程除了節省人力溝通時間，還能即時提供產量與交期等重要資訊。
工業物聯網加快產能進程，對於整體製造產業來說，低延遲與高安全性是長期重點，林瑞媛表示，尤其無線系統的建設與網路安全也日益重要，需要持續強化可靠度，建構更加強健的工業4.0。
IIoT安全不可少
工業控制系統(ICS)和其他裝置之間維持通訊的方式，經由工業乙太網路能以透明的方式連接外部網路，而且速度遠高於傳統通訊系統。連接生產作業區之外的系統，尤其是外部網路，如網際網路或第三方網路時面臨最多安全威脅，在設計工業物聯網環境下的工業控制系統時必須考慮。
工業網路架構在智慧化的過程中需要進行營運技術(OT)與資訊科技(IT)的整合，IT與OT又可細分為硬體、控制平台、邊緣運算、軟體和雲端五大層面，林瑞媛表示，在數位轉型的過程中，工業網路設計以產線與機台為重點，過程須考量到整體場域環境和機台搭配的設備，其中機台可能有多個品牌。當機台透過節點互相傳輸資料，系統整合易生安全漏洞，除了硬體的自動化之外，須建立起深度防禦概念，著重完整透明的軟體網路串接與管理。
畢竟從原物料、產線、貨品到倉儲，整個工廠都由網路連接起來，安全問題茲事體大。林瑞媛表示，西門子SINEMA IVM(Industrial Vulnerability Manager)皆根據美國國家標準與技術研究院(NIST)和ISA/IEC-62443規範，偵測與預防可能危及重要資訊、欲生產的貨物或資料完整性的威脅。西門子在軟體上根據國際標準，業界可導入不同技術和新舊融合，擁有工業級防護水準。
5G/Wi-Fi分進合擊
無線網路高速發展，智慧工廠的網路協定也逐漸轉型，5G和Wi-Fi 6如何有效應用於智慧製造也是各界關注焦點。林瑞媛表示，規畫時應依據現場環境條件，考量性能效果需求選擇方案，因此，網路通訊設計分別採用一般通訊或者即時傳輸。例如，硬體須要強健、穩定的網路，速度無須太快；但是上層端須要低延遲和大量的資料傳輸。所以在設計上面，會因工廠場域不同分類，之後將通訊訊息分為不同等級，最後設計時候納入選項，減少網路壅塞等通訊問題。
5G具有低延遲、高頻寬與廣連結特性，可傳輸大量資料，因此，許多業者期待5G能否協助升級工廠產線。但林瑞媛指出，目前3GPP所推出的工業等級5G標準為R15，主要支援高速傳輸，尚無法達到工業等級安全網路協定與低延遲的需求。此外，5G仍須解決訊號路徑衰減問題，倘若工廠有許多牆面的話，將嚴重干擾收訊。
但就Wi-Fi而言，雖有高強健網路連線，但節點移動性有限，對於移動機器人(AMR)連結產線設備，需穩定驅動控制訊號且整體網路延遲不得逾50毫秒，該技術就難已達成。網路品質的維護是工業無線網路重要議題，但仍待解決。就林瑞媛長期觀察製造現場運作模式和環境，5G和Wi-Fi 6目前角色分工、互補，未來將會互相搭配使用。