人工智慧(AI)與物聯網(IoT)技術的發展，再搭載5G優勢低延遲和高速傳輸速率，一股智慧科技布局之風潮已快速蔓延。企業智慧化轉型工業4.0需要靠大量運算及儲存設備協助，資料中樞的管理、儲存、傳輸成為關鍵焦點，如何開發穩定、彈性且符合成本效益的工控儲存解決方案備受矚目。晶片、模組商和終端裝置廠商持續投入AIoT技術開發，將快速促成各垂直應用領域科技再躍進。「科技始終於人性」，人類生活的演進也從人力勞動到工業自動化進階至智慧化發展。
智慧製造背後的核心主軸即為資料的蒐集，工業物聯網(圖1)藉由透過資訊技術(Information Technology, IT)與營運技術(Operational Technology, OT)全面整合搭建起智慧製造樣貌。有賴於物聯網與雲端技術之發展，許多工業製造或是受限於嚴苛環境的應用領域，皆朝向利用遠端監控管理系統(Remote Device Management, RDM)，除了讓工廠內設備皆可互連上網且獲取各個端點設備的相關運作數據，更便利於管理者全面掌控製造現場狀態，並加以利用這些龐大的數據轉換為有效利用價值，實現工業製造數位轉型願景。
圖1 物聯網環境
智慧監控儲存方案 助推工業製造轉型
工業智動化為IPC產業首要導入及投入大量研發資源的重點，而首要基本架構為遠端監控平台架設，目標為將廠區內所有作業機台聯網上雲，將所有生產製造範圍內的機具設備、嵌入式裝置與控制系統整合在一起，進行遠端智慧化的管理，以實現一個最佳、最具競爭力的智慧製造環境(圖2)。管理者藉由透過監控儀表板(Dashboard)可完全掌控現場系統運作，達到降低潛在風險和減少管理成本開銷；再做數據資料蒐集、匯整、儲存與分析應用，提取有用訊息，以做精準預測或評估其有效性，將智慧儲存裝置發揮最大效益。
圖2 IPC產業應用與服務架構示意圖
PC產業涵蓋極為廣泛，工業用、企業和商用以及家用個人電腦，因電氣特性常遇到的普遍性問題包括資料(包含作業系統)或零組件損毀的問題，而固態硬碟、電池和風扇又為主要可能產生問題的組件，卻也是平台內不可或缺的元件。其中，SSD猶如系統的核心，因SSD為揮發性記憶體以及非揮發性記憶體的組合，而資料數據被儲存於SSD記憶體中，一旦記憶體遭損毀或資料於傳輸中丟失，資料則難以復原，造成的損失將難以預期。因此，工業發展轉型前提是備有智慧儲存裝置，可助其了解SSD實際應用情境和掌控儲存裝置狀態，以做好即時維護置換，確保系統持續正常運作。
同時，根據Intel研究報告，導入智動管理流程可使企業總體擁有成本(Total Cost of Ownership, TCO)降低約20%，進而突顯遠端監控管理系統RDM的重要性。因此，各大科技廠商皆強化雲端架構的技術發展，雲端架構中的Agent API與雲端的裝置管理做為與終端使用設備溝通與資料收集的通訊平台，再透過Portal轉化為Dashboard介面，以此模式成為遠端監控的完整系統(圖3)，而SSD在此架構下扮演關鍵的角色，例如確保資料的完整性和安全性。
圖3 搭載智慧監控儲存裝置的系統架構示意圖
有鑑於趨勢的發展和產業需求，宇瞻科技推出Double-barreled Solution智慧監控儲存裝置解決方案，完全為多元垂直應用產業設計。以導入雲監控系統為例，協助使用者可隨時隨地掌控資料安全與重要儲存參數，有效率且智慧地管控儲存裝置，並確保系統穩定運行。該技術開發分兩階段進行，第一階段，利用CoreAnalyzer2韌體技術，即時記錄與精準分析企業平台使用行為的工具(圖4)，包括工作量、工作溫度、電源穩定度、連續寫入率、隨機存取率及資料校對。隨著各領域應用平台的使用情境不同，反映在抹寫次數中的資料模式也會不同。而NAND快閃記憶體受限於有限的抹寫次數，資料存取行為成為影響SSD效能和使用壽命的因素。由此得知，完整呈現SSD的使用行為，可協助用戶了解終端設備使用狀態，提供用戶選用最適應用的SSD產品和客製化韌體搭配，做到內部系統資源配置最佳化。
圖4 CoreAnalyzer2可分析並了解系統儲存SSD實際運作情形
第二階段，運用SSDWidget 2.0智慧監控軟體，此全面性的磁碟監控和維護程式(圖5)，包括S.M.A.R.T.、硬碟抹除和行動監控功能。其中S.M.A.R.T.可偵測SSD和裝置設備的狀態，並提供多項資訊，如：初始損壞區塊數(Initial Bad Block Count)、使用後損壞區塊總數(Total Later Bad Block Count)、最大抹寫次數(Maximize Erase Count)、平均清除次數(Average Erase Count)、開機時間(Power On Hours)和電源循環(Power Cycle)，可即時掌控SSD健康狀態，有效預測產品壽命及風險防範，優化固態硬碟效能和延長使用壽命。
圖5 SSDWidget2.0軟體，提供跨平台磁碟智慧監控，即時掌控內部系統與外在環境變化
智慧監控儲存裝置解決方案適用於多元化的物聯網應用設備，透過此解決方案嵌入於內部作業系統平台，即可遠端監控、了解系統實際運作情況，進行關鍵資料與數據之蒐集，即時掌控內部系統與外在環境變化，使企業減少不必要人事成本花費，達效益最大化。
平台管理系統強化穩定性
科技持續進步，但對於工廠而言「穩定性」仍為首要關鍵考量。工業場域最擔心遇到的問題即是廠區內斷電或斷線。近年，常有廠區因各種因素造成作業斷線導致巨大損失，如：東芝於2019年6月因工廠意外停電，造成高達約50億人民幣的損失；各家廠商以此為警惕紛紛思考解決方案，以杜絕或預防此類狀況發生。
而在遠端監控系統上亦常遇到此狀況，被回報的問題除了平台無預警的斷電，或處於電源供應不穩定的場域中。為確保電源異常時資料傳輸的完整性與穩定性，DataDefender結合硬體與韌體技術，進行對數據的穩定性與安全性保護，降低SSD儲存資料遺失或毀損。此技術藉由透過低電源偵測IC驅動韌體資料保護技術，使系統中斷資料傳輸並於可動作時間將揮發快取區資料即時寫入非揮發記憶體NAND Flash內，並在電源恢復正常時重建映射表(Mapping Table)，以確保資料寫入NAND快閃記憶體中。
DataDefender技術更可搭配CorePower電源備援技術，為SSD提供備援電源，讓控制器能在斷電前有充裕的時間，將所有快取資料搬移至NAND快閃記憶體，使資料能安全被儲存，保護資料完整性。
搭建工業資料安全性 杜絕資安風險
確保資料安全性也是遠端監控管理系統RDM架構的環節之一，系統設備中只要任何一個裝置出現資安漏洞，整個系統運作就有可能遭到攻擊甚而被癱瘓。工業監控管理系統往往沒有完善的安全防護措施，或是藉由低階軟體進行加密，不僅加密過程耗時而且無法保護系統中所有檔案，除了可能造成系統運作效能降低，系統因此遭到外界惡意程式駭入的風險也倍增。
宇瞻科技SSD符合TCG Opal認證的儲存規範(Opal Storage Specification)基於硬體的加密應用至儲存裝置的安全規範集，由於業界需要更強大的資料儲存安全解決方案，因此自我加密裝置(Self-Encrypting Drive, SED)在工業用SSD市場上具有穩固的立足點。
包含的特色如下：
藉由TCG OPAL硬體式加密功能，內部資訊可自動於裝置內快速被加密/解密，不透過Host端的處理，在完全不影響系統效能之下，有效減少資料外洩的風險，為遠端管理解決方案強化資料加密防護機制(圖6)。
圖6 SSD固態硬碟自我加密示意圖
工業級寬溫強固設計 提升運作可靠度/穩定性
針對戶外且處於環境嚴苛的工業設備，備有支援原廠寬溫(-40℃至85℃)、防震設計的底部填充(Underfill)技術及抗硫化技術結合，可讓SSD固態硬碟和DRAM模組在極端溫度和高震動下仍能維持穩定運作。此外，為工業製造再多層保護，可搭配「敷形塗料」(Conformal Coating)，此層保護膜覆蓋於印刷電路板表面，可以保護裝置不受灰塵、液體和其他汙染源影響，有效杜絕異物侵入而造成系統短路問題。
AIoT時代，工業生產模式也隨之演進，人機介面與設備、設備與設備之間的資訊交流有賴於資料安全、低延遲和AI邊緣運算能力的整合。高穩定性絕對是必備基本條件，備有高穩定與高效能的儲存解決方案，搭載電源斷電保護機制、動態資料存取分析與遠端監控技術，可使儲存應用更智慧化，並促進與各產業鏈合作夥伴共同打造AIoT生態圈的使命。
(作者為宇瞻科技產品技術副理)