工業物聯網被視為製造業未來的主要運作架構，透過通訊技術整合製造現場中各類型設備，再將設備訊息傳送至上層雲端平台，分析制定出最佳化生產策略，打造出智慧製造願景。不過，由於製造系統的控制端對即時性需求甚高，現在IT系統慣用的乙太網路技術難以滿足，因此商規乙太網路在製造體系中仍以設備狀態的監控為主，實質控制仍以工業廠商推出的各類工業乙太網路為主，不過現行工廠中要整合工業通訊系統有一定的難度。

圖1 : 工業物聯網是製造業重要趨勢，作為架構中的重要連網技術，工業通訊也必須全面整合，方能使系統發揮既有效益。（source：Siemens）

泓格科技研發七處副處長楊琮華指出，就製造系統市場來看，整個產業可分為建廠前、後兩端，前端整廠建置都由業者本身的建廠團隊搭配大型自動化廠商，台灣製造設備商的機會主要以建廠後的擴充需求為主，而建廠後在擴充通訊設備時，往往會遇到幾個痛點，包括現場總線的整合介接、設備安裝對製造現場的影響、後續安裝通訊設備的安全認定等。

圖2 : 泓格科技研發七處副處長楊琮華指出，針對不同的現場總線，泓格科技提供了各種產品，讓工廠中不同通訊標準可以輕鬆轉換。（攝影／陳念舜）

通訊佈建成痛點 廠商積極找出路

工廠會遇到的第一個問題是產線上的多種現場總線規格。工業通訊是自動化系統的一環，主要用來作為作業現場中設備之間的鏈接，不過自動化系統一直以來都為國際型大廠各自發展，系統規格各自不同無法相容，因此扮演工業通訊要角的現場總線(Fieldbus)也出現各種規格，例如西門子的PROFINET、MITSBISHI的CC-LINK都是其一，長期以來這些現場總線稱職的扮演了現場的訊息傳遞角色，也讓製造設備的聯繫更為緊密。

自動化系統一路演進，為追求更高效率與附加價值，系統整合已然成為市場重要趨勢，就架構來看，過去的自動化製造系統只分為現場與控制兩層，而現場總線就做為這兩層之間的訊息傳遞橋樑，然而若就效率面來看，只有現場層與控制層的自動化架構，其效率已達飽和，要提升附加價值，必須再擴大系統層次，在此概念下，長期以來在消費端的IT技術被延用到工業領域，整體架構也多了IT層，其中IT層對下負責整合控制端設備，對上則與企業e化軟體如MES或ERP鏈結，由於IT架構，不再用現場總線鏈接，而是採用乙太網路，這也是工業通訊發展到後期，工業乙太網路成長迅速的主因。

過去各工業大廠為了確保自身系統的效能與利益，各自推出自有的工業通訊協定，而這些協定彼此之間無法相連，不過製造業者在擴廠時，不一定會援用既有標準，長期下來，廠內有多種不同標準的通訊設備成為常態，即便是半導體、面板業者大多採用自身產業的專用通訊標準，但整體系統中仍會參雜其他通訊規格，而如果要再擴充，異系統之間的整合將會困難重重。

第二個問題是新設備要上線時，工廠必須停工的問題。此一問題並不只發生在通訊設備上。多數製造設備在上線階段，既有系統往往必須停機等待，另外如果更換的機台數量不多，往往僅需要數天的時間即能完成，企業主還能接受，新設備若採有線通訊模式，還要再加上佈線工程，這時停機時間就會拉長，企業主往往會因此考量讓新機換裝時間一再延後。第三個問題是資安考量，隨著機聯網概念的落實，現在設備聯網越來越普及，範圍越來越大，未經認證的設備一旦連網，將有可能帶來巨大的災害。上述這些問題都是目前製造業者架構工業通訊的難題。

善用既有技術 快速整合製造系統

針對這些問題，可透過不同方式因應解決，在現場總線部分，制定各種現場總線的廠商已提出解決方案，其方式是不再使用現場總線，而將乙太網路直接貫穿到現場端，也就是工業乙太網路。

乙太網路過去在工業控制的應用瓶頸主要來自於即時性不足，由於乙太網路的訊息為隨機碰撞，無法預期下次的碰撞時間，因此在傳遞時間上會有所延遲，為了改善此一問題，大廠重新制定封包型態，並於頻寬中切割出一條控制封包專用頻帶，讓此封包不再採碰撞式傳遞，而達到自動控制系統的即時要求。

圖3 : 工廠環境複雜，工業通訊架構需要高度專業。（source：Portavoce PR）

除了工業乙太網路外，台灣廠商則是以橋接、轉換方式整合，楊琮華以泓格科技為例指出，自動化系統架構的擴展，讓通訊標準成為難題，工廠中的OT系統使用現場總線，而IT系統使用乙太網路，要使這兩層成為一體，彼此之間的通訊必須能互連，在此狀況下，就出現了專門生產各種現場總線與乙太網路的轉換器廠商，泓格科技就針對上述困境提出多款解決方案。

針對不同的現場總線（Fieldbus），泓格科技提供了各種橋接器、轉換器、I/O、表頭，讓工廠中不同通訊標準可以輕鬆轉換，不會因採用單一規格就因此受限。另外，為了解決現場佈線問題，泓格也推出了無線無源節能產品，透過無線傳輸模組，將電力數據傳輸至後端管理平台，模組也採免接電源，並可直接吸附於鐵製箱體上，其安裝使用非常適合需要快速上線的製造業者。最後則是安全性問題，對此泓格的通訊產品設有認證識別機制，通過泓格系統認證後的產品才能與系統連結，以此保障系統安全。

作為工業物聯網中，串連不同環節的主要技術，工業通訊的重要性不言可喻，而觀察目前的發展，除了整廠導入大廠西門子的PROFITNET、洛克威爾的EtherNet/IP或三菱的CC-Link IE…等可串聯至控制端的工業乙太網路外，其他的製造現場仍需透過橋接與轉換整合廠內系統，而要讓系統整合趨於完善，除了選擇適用產品外，楊琮華也建議廠商可借助設備供應商經驗，讓系統整合更快速順暢。