工业物联网被视为制造业未来的主要运作架构，透过通讯技术整合制造现场中各类型设备，再将设备讯息传送至上层云端平台，分析制定出最佳化生产策略，打造出智慧制造愿景。不过，由于制造系统的控制端对即时性需求甚高，现在IT系统惯用的乙太网路技术难以满足，因此商规乙太网路在制造体系中仍以设备状态的监控为主，实质控制仍以工业厂商推出的各类工业乙太网路为主，不过现行工厂中要整合工业通讯系统有一定的难度。

图1 : 工业物联网是制造业重要趋势，作为架构中的重要连网技术，工业通讯也必须全面整合，方能使系统发挥既有效益。（source：Siemens）

泓格科技研发七处副处长杨琮华指出，就制造系统市场来看，整个产业可分为建厂前、后两端，前端整厂建置都由业者本身的建厂团队搭配大型自动化厂商，台湾制造设备商的机会主要以建厂后的扩充需求为主，而建厂后在扩充通讯设备时，往往会遇到几个痛点，包括现场总线的整合介接、设备安装对制造现场的影响、后续安装通讯设备的安全认定等。

图2 : 泓格科技研发七处副处长杨琮华指出，针对不同的现场总线，泓格科技提供了各种产品，让工厂中不同通讯标准可以轻松转换。 （摄影／陈念舜）

通讯布建成痛点 厂商积极找出路

工厂会遇到的第一个问题是产线上的多种现场总线规格。工业通讯是自动化系统的一环，主要用来作为作业现场中设备之间的链接，不过自动化系统一直以来都为国际型大厂各自发展，系统规格各自不同无法相容，因此扮演工业通讯要角的现场总线(Fieldbus)也出现各种规格，例如西门子的PROFINET、MITSBISHI的CC-LINK都是其一，长期以来这些现场总线称职的扮演了现场的讯息传递角色，也让制造设备的联系更为紧密。

自动化系统一路演进，为追求更高效率与附加价值，系统整合已然成为市场重要趋势，就架构来看，过去的自动化制造系统只分为现场与控制两层，而现场总线就做为这两层之间的讯息传递桥梁，然而若就效率面来看，只有现场层与控制层的自动化架构，其效率已达饱和，要提升附加价值，必须再扩大系统层次，在此概念下，长期以来在消费端的IT技术被延用到工业领域，整体架构也多了IT层，其中IT层对下负责整合控制端设备，对上则与企业e化软体如MES或ERP链结，由于IT架构，不再用现场总线链接，而是采用乙太网路，这也是工业通讯发展到后期，工业乙太网路成长迅速的主因。

过去各工业大厂为了确保自身系统的效能与利益，各自推出自有的工业通讯协定，而这些协定彼此之间无法相连，不过制造业者在扩厂时，不一定会援用既有标准，长期下来，厂内有多种不同标准的通讯设备成为常态，即便是半导体、面板业者大多采用自身产业的专用通讯标准，但整体系统中仍会参杂其他通讯规格，而如果要再扩充，异系统之间的整合将会困难重重。

第二个问题是新设备要上线时，工厂必须停工的问题。此一问题并不只发生在通讯设备上。多数制造设备在上线阶段，既有系统往往必须停机等待，另外如果更换的机台数量不多，往往仅需要数天的时间即能完成，企业主还能接受，新设备若采有线通讯模式，还要再加上布线工程，这时停机时间就会拉长，企业主往往会因此考量让新机换装时间一再延后。第三个问题是资安考量，随着机联网概念的落实，现在设备联网越来越普及，范围越来越大，未经认证的设备一旦连网，将有可能带来巨大的灾害。上述这些问题都是目前制造业者架构工业通讯的难题。

善用既有技术 快速整合制造系统

针对这些问题，可透过不同方式因应解决，在现场总线部分，制定各种现场总线的厂商已提出解决方案，其方式是不再使用现场总线，而将乙太网路直接贯穿到现场端，也就是工业乙太网路。

乙太网路过去在工业控制的应用瓶颈主要来自于即时性不足，由于乙太网路的讯息为随机碰撞，无法预期下次的碰撞时间，因此在传递时间上会有所延迟，为了改善此一问题，大厂重新制定封包型态，并于频宽中切割出一条控制封包专用频带，让此封包不再采碰撞式传递，而达到自动控制系统的即时要求。

图3 : 工厂环境复杂，工业通讯架构需要高度专业。（source：Portavoce PR）

除了工业乙太网路外，台湾厂商则是以桥接、转换方式整合，杨琮华以泓格科技为例指出，自动化系统架构的扩展，让通讯标准成为难题，工厂中的OT系统使用现场总线，而IT系统使用乙太网路，要使这两层成为一体，彼此之间的通讯必须能互连，在此状况下，就出现了专门生产各种现场总线与乙太网路的转换器厂商，泓格科技就针对上述困境提出多款解决方案。

针对不同的现场总线（Fieldbus），泓格科技提供了各种桥接器、转换器、I/O、表头，让工厂中不同通讯标准可以轻松转换，不会因采用单一规格就因此受限。另外，为了解决现场布线问题，泓格也推出了无线无源节能产品，透过无线传输模组，将电力数据传输至后端管理平台，模组也采免接电源，并可直接吸附于铁制箱体上，其安装使用非常适合需要快速上线的制造业者。最后则是安全性问题，对此泓格的通讯产品设有认证识别机制，通过泓格系统认证后的产品才能与系统连结，以此保障系统安全。

作为工业物联网中，串连不同环节的主要技术，工业通讯的重要性不言可喻，而观察目前的发展，除了整厂导入大厂西门子的PROFITNET、洛克威尔的EtherNet/IP或三菱的CC-Link IE…等可串联至控制端的工业乙太网路外，其他的制造现场仍需透过桥接与转换整合厂内系统，而要让系统整合趋于完善，除了选择适用产品外，杨琮华也建议厂商可借助设备供应商经验，让系统整合更快速顺畅。