在物聯網啟動下，無線通訊技術在製造現場的導入速度加快，尤其是在消費端的廣泛應用，使得各種無線通訊設備的性價比大幅攀升，由於即時性問題仍難克服，無線技術在工業物聯網應用中多仍以監控為主，實質控制仍以有線為主，即便如此，對要求OT與IT整合的智慧製造已然足夠。

圖1 : 在智慧製造體系中，無論是生產系統或廠務設備，其數據的可視化都是重要環節。

就目前來看，在幾種狀況下，系統整合業者會建議廠商採用無線通訊技術，第一是佈線不易，譬如無人搬運車，第二種是環境問題，由於線路本身就是有形的物體，在容易損壞的場所中，線路的維護往往會是一大問題，第三則是距離，在完全開放的空間內，其實無線的距離會比有線來得長，一般的有線線路傳輸距離大約是70公尺，但在直線距離，無線傳輸可以到3～400公尺，若加上天線可以達到2公里以上。

短距離無線通訊應用漸深

智慧製造的無線技術應用分為短、中、長等三種距離，短距離目前以RFID和ZigBee為主。RFID具有非接觸式、追蹤貨品、記載資料、適應惡劣環境等特性，在工廠自動化領域潛藏著龐大的商機，雖然RFID在工業領域的應用已不算新技術，各界對於RFID在工業自動化領域的發展上看法也不一致，但無論如何，RFID在工業自動化所帶來的價值是不容置疑的。

RFID在應用上已逐漸取代部份Barcode的市場，不過最終還必須要與公司IT架構如ERP、MES連結，因為就價值面來看，RFID其實只是讓資料蒐集更簡便、快速，正確使用RFID所擷取的資料，加之以轉換成有效資訊，才能突顯RFID的建置價值，因此目前IT廠商投入的RFID系統都包含了上層ERP與控制端資料傳輸。

圖2 : 工廠環境環境惡劣，不但金屬製品多，馬達啟動時的電磁波，更是無線區域網路的殺手。（source：The Analynk Industrial Wireless Instrumentation）

RFID在製造端的自動化應用，除了生產製程外，工廠的設備與物料盤點也是發展重點之一，散居於各地的企業資產，每逢盤點都必須耗費大量的時間或人力，然而現在已有廠商將RFID標籤貼附於企業資產上，並將該系統結合GPS、GIS等技術，最後顯示在手持式裝置上，讓管理人員可以順利掌控資產狀況，這套系統同時也被應用在工廠，藉此提升工廠作業安全。

不過，現在已有廠商利用RFID來作為資產管理，做法其實相當簡單，就是在資產上貼附RFID標籤，再利用建置於辦公室中的讀取器監控該設備，這類系統還可將應用延伸到工安領域，不過這必須與手持式裝置結合，而該裝置中還必須內建GPS、GIS等軟體，當巡檢員在巡察工廠設備時，可利用手持式裝置接收該設備上RFID標籤的資料，再於手持式裝置上填寫該設備的巡檢結果，直接將巡檢資料數位化，儲存於管理主機中，此外該系統內建了GPS，可以隨時監督巡檢人員的工作狀態，提升管理效率，這套系統還可以再次延伸到生鮮食品的物流管理。

除RFID外，ZigBee也是重點工業通訊標準之一，ZigBee在短距無線通訊標準中，屬於低頻低功率，耗電並不高。在建置成本方面，ZigBee傳輸速度低，架構單純，且ZigBee通道化的規則較簡單、不跳頻、使用單一收發頻率，因此在軟硬體設計上的成本得以降低。

無線傳輸業設及安全性問題，ZigBee提供了資料完整性檢查和權限區分功能，硬體本身支援CRC和AES-128編碼。因此可以應用在具有高規格安全性需求的環境中。至於在機動網路組態部分，ZigBee所架構的WSN網路是能夠隨狀況變化的，節點在取得授權之後才能進入網路，相對的，系統管理者也可以隨時將某個節點切離網路，在管理方面具備了相當強大的功能。

無線區域網路 整合IT與OT架構

至於中距離則是現在常見的無線區域網路（WLAN），相較於一般場所，工廠的環境通常較為惡劣，需要連接性佳、穩定性高、強固設計等需求，因此工業無線網路產品，必須提供更高可靠性，並能確保最低的干擾影響，以適用於工廠環境。

工業級的無線網路設備，大多採用強固型設計，並必須有一定程度的防水防塵設計，在機殼方面則多採用金屬材質，提供快速散熱、抗震、防搖晃，甚至可以在潮濕、寬溫的環境下運作，抵禦高低溫或高濕氣的場域環境。

工業無線網路設備依照市場的需求，有推出Wi-Fi AP/Router、Wi-Fi Bridge、Mesh AP等產品，在功能方面，工業網通設備還具備AP、Client、中繼器、橋接等模式選擇，並有遠端登入與監控等功能。功能基本上跟一般商用的網通設備相似，但工業用的產品會注重在傳輸能力、穩定性與擴充性。如在射頻規範部分，能支援802.11a/b/g/n/ac等無線網路標準，並內建IPv6、VLAN等基本功能。

圖3 : 在物聯網啟動下，無線通訊技術在製造現場的導入速度加快。（source：Network World）

在台灣智慧工廠環境中，由於台灣製造業多為廠辦合一，辦公室與工廠為同一廠區中的不同建築，而台商智慧製造以設備監控與預診為導入第一步，因此對採用通訊技術的方式，是先在設備上外掛採用無線感測通訊模組，並將製造現場所擷取的各設備數據以ZigBee彙整、傳送到閘道器，閘道器再透過無線區域網路技術傳送到廠區中另一端的辦公室中，製成設備狀態顯示平台，讓辦公室管理可即時掌握廠房生產動態。

無線區域網路省去了製造現場在佈線時所需耗費的工程時間與成本，不過無線區域網路的電波傳輸容易受到干擾，尤其是工廠環境環劣，不但金屬製品多，馬達啟動時的電磁波，更是無線區域網路的殺手，因此在布建時必須不斷測試，找出最佳的地點與角度，才能讓傳輸順暢不受干擾，而這往往也是系統建時，耗費最多精神、時間的階段。

LPWAN落實IIoT願景

在長距離方面，近年來因應物聯網技術掀起的各種LPWAN技術，包括LoRa、Sigfox、NB-IoT傳輸距離都相當長，最短的LoRa在市區傳輸距離已達3～5公里，最長的Sigfox在郊區更可達50公里，至於目前發展最快的NB-IoT，平均距離也都在20公里，這些技術主要應用於像是遠方的自來水廠、無人基地台、無人變電所等，另外，此LPWAN通常會再加入GPS用來掌握各節點的地理位置。

至於在製造業的應用，LPWAN的做法可視為無線區域網路的加長版，尤其是傳輸距離傳輸頻寬較高的LoRa，在數據傳輸上較具彈性，除進行單向傳輸的省電通訊外，也可以執行一定程度的數據交換。以晶圓廠為例，晶圓廠的廠區距離都在公里等級以上，可先建置封閉的LoRa網路，在廠區內蒐集完各節點的生產數據後，再透過的NB-IoT網路或者是現有的4G LTE網路傳送到雲端，將各個廠區的數據進行統整分析，打造出工業物聯網架構。

就目前發展來看，工業無線通訊雖仍會以監控為主，不過在智慧製造體系中，無論是生產系統或廠務設備，其數據的可視化都是重要環節，無線通訊系統可以最小的成本支出，快速搭建起通訊架構，讓工廠內的資訊可以快速流動，因此隨著智慧製造的逐步落地，無線通訊將製造業的應用也將持續深化。