數位優先(Digital First)的時代來臨，全球受到疫情波動影響，企業實施遠端協作、數位轉型已成為新常態，也促進5G與Wi-Fi 6網路等應用需求，特別是製造業產線開始導入遠程監控、工業物聯網(IIoT)等應用，可在降低人力的同時，確保工廠與供應鏈正常運作。
對於工廠端實踐高度自動化和智慧化程度，工廠的實體設備、機台、控制器連接到雲端網路已成為必要條件，但首要面臨挑戰，從操作系統設備增加聯網功能，或者跨平台的多通訊協定整合，甚至是營運技術(OT)與資訊科技(IT)融合皆仍有待解決。面對疫情加速製造業數位轉型風潮，工業閘道器協助不同協定轉換的功能，重要性再次被突顯，將為工業4.0與智慧製造願景扮演關鍵角色。
解決產線多協定轉換 MQTT/工業閘道器不可少
工業4.0維運流程處理中蘊含許多難題。整座工廠數位化之後，數據及生產流程會產生轉變，因此如何讓IT與OT在工業場域中更聰明地部署、除錯與監控設備的狀況，是業者須考慮的問題。研華科技工業物聯網事業群資深協理邱建清(圖1)表示，產線上的設備機台通常透過可程式化邏輯控制器(PLC)控制自動化作業，藉由閘道器通訊功能將相關數據往回送到控制中心或是更大的系統。但因為製造商因應成本、不同時期設備採購的考量，會採用不同的設備與方案，如西門子、洛克威爾和歐姆龍等有各自系統，這也導致無法互通且碎片化問題發生；再者傳統機台皆不具備網路介面，透過閘道器聯網是常見的做法。
圖1 研華科技工業物聯網事業群資深協理邱建清表示分散式、無線且整合多重通訊協定的智慧閘道器，解決各工廠系統無法互通且碎片化的問題，將有助於提升產線韌性。
硬體設備之外，OT 複雜多元的通訊協定也是另一個難題，如何結合OT與IT技術成為一大挑戰。為了實現可靠的機器對機器通訊，透過開放通訊協定如提供MQTT、Modbus、SECS/GEM、RESTful API等，可以簡化與管理系統的串接。舉例來說，MQTT可連結邊緣底層到上層端之間的系統，上傳大量資料，並透過管理平台數據分析整理成可視化資料，增進管理以提升稼動率。
因此，邱建清表示，透過分散式、無線且整合多重通訊協定的智慧閘道器，將PLC連接到製造執行系統(MES)，並透過Wi-Fi傳送資料到主機電腦或控制台，以及雲端軟體監測整個工廠運作。其中，研華提供設備智聯(Machine-to-Intelligence)解決方案WISE-PaaS/EdgeLink Studio，支援資料轉換功能，透過選單介面指定上傳的雲平台，將擷取的資料輕鬆傳送到雲端，方便分析和視覺化呈現，提升產線韌性(圖2)。
圖2 針對不同場景須搭配合適的智慧閘道器，其中數據閘道器、通訊閘道器、蜂窩式閘道器和通道閘道器等設備最為常見
圖片來源：研華科技
晶圓市場波動 WiFi 6為2022年IIoT焦點
對於工業應用，穩定是必要核心。邱建清表示，工業上普遍認知並非追求最新穎技術，而是力求穩定性。對此，產線上的通訊功能更新不會像消費性應用這麼迅速，多以成熟的Wi-Fi和乙太網路為主。但是，產線仍有更先進的即時需求，例如AOI或者無人搬運車(AGV)搬運大型貨物就須要導入行動通訊協議。就全球市場來看，歐美國家已逐步導入5G當中，如Amazon倉庫每日數以萬件進出貨物，或者使用多台AMR協作搬運波音飛機的巨大機翼，須同時並進等場景；但亞洲除相關設備仍有待精進之外，現有的Wi-Fi已足夠使用，導入5G技術還在起步階段。
憑藉穩定的Wi-Fi連接，單頻帶2.4GHz Wi-Fi 4(802.11b/g/n)傳輸速率對許多工業應用資料已綽綽有餘。然而2021~2022年，受到半導體缺貨影響，成熟的Wi-Fi 4晶片供應短缺，晶片商將得來不易的產能集中在高階的Wi-Fi 6解決方案，導致工業領域的技術採用被迫升級，近年導入的廠商僅能選擇Wi-Fi 6或5G的無線解決方案，不過在提升產線效率的前提之下，若Wi-Fi 6或5G有助達成更高階的智慧化功能，廠商接受度也逐漸提升。