工业物联网（IIOT）仰赖装置、传感器和营运控制软件(MES)之间全面性的连接。导入该架构的三项必要考虑点、四项建设流程，将设备运算连网和通讯协议转换概念纳入，以成就高效率的工厂营运、装置连网和工厂智能化为目标。

工业4.0或工业物联网，对很多生产制造的企业，是既期待又怕受伤害的概念及决策。随着工厂迈向智慧自动化，工业物联网对于工厂的生产质量、资产效益、网络安全性和成本有极大的竞争优势提升。

工业4.0及工业物联网的概念皆是将企业运作系统、装置和用户一并联机至互联网，以提升运作效率及营运效益，导入创新以成就竞争优势。

链接/数据处理/网络安全 三大考虑不可少

过去20年至今，IT结合自动化处理在能源、大众运输、城市基础设施和制造方面的问题，而工厂早已开始探索工业物联网的解决方案。接下来将一一列述布建工业物联网的三项必要考虑点、四项建设流程，将设备运算连网和通讯协议转换概念纳入，以成就高效率的工厂营运、装置连网和工厂智能化为目标。

物联网连结

工业物联网仰赖装置、传感器和营运控制软件(Manufacturing Execution Software, MES)全面性的连接。对于Fieldbus、工厂层级网络、控制层和各类工业营运应用，在过去是明确界定厂务管理及IT系统各司其职，却不适合整体营运优化及扩张。例如：如果有好几台计算机数值控制工具机(CNC)须连接至公司全球中控中心网络，将导致功能受限、复杂度增加且成本提高。工业物联网建构时，为达到连结流畅度，必须了解装置、通讯协议、实体接口，以及工厂和相关工作站间的连结方式。

将数据转为有效信息

现代的工业制造设备会产生大量的数据。设备连结增加，位移传感器也彼此自行连网，突破PLC障碍。专研企业大数据的公司试图利用数据群集分析，将B2C范畴的数据分析方式运用于工业自动化，但是由于连网不够完整、设施复杂及数据庞杂性，至今成效有限。透过工业网络带宽增加，配合可调控智能计算机的运用，工厂才能实时汇整所需数据进行扩张。

随着营运数据的累积，硬件也须有对应的扩充性，让管理者能很快透过实时分析来补足工厂与局域网络间的信息断层，达到显著的效益。根据麦肯锡国际(McKinsey)的研究指出，透过现场数据收集并优化，产量可以提升3.7%(相当于每年约2,000万美元)。

由于工业级网络的数据量相当庞大，数据传输和储存并不容易。但透过嵌入式计算机和工业无线网络，可降低成本，并能够提供串流信息的有效处理及储存，不同于以往，当异常发生时，中控室便会立即收到讯息。这些网络信息能够提供预防性处理参考，延长产品寿命，并发现潜在问题，提升投资效益，可协助营运转亏为盈，提高营业利益。

网络安全

工业物联网是让分析在局域网络层级进行，目的是让机器及传感器可在局域网络内分享数据并分析，先行达到优化。局域网络(LAN)的智能化可降低中心运算及带宽需求，并可降低对整体网络安全造成的风险。换句话说，可将以往大规模的企业网络，转化成区域性子网系统。当在建构网络时，应考虑其备援机制、防火墙策略性设置，网络故障或遭入侵的可能性。在设计智能型工厂解决方案时，应注意和考虑网络联机的效能、可靠性及安全防护。

评估/拟定/盘点/导入 四大流程面面俱到

规划建置前，首要为明确设定目标，拟定目标时，容易倾向遵循过往方式而忽略异于传统的解决方案。将营运目标传达给供货商或系统整合商，在一开始网络结构及链接度等技术讨论与考虑，才能有稳固的基础架础。

接着列出营运问题症结点，并简明扼要阐述目标，针对各问题逐一确认解决方式及流程。以下为建议的智能工厂设计流程。

评估分析营运困难点

营运问题可能是环境和技术因素，或企业内部流程改善需求。解决问题可具体如改变旧式网络联机升级为以太网络，或广泛设定将未来五年公司制造成本降低10%。

依据营运问题的不同，皆有不同解决方案。例如：机械建造公司已经使用多年计算机整合制造(Computer Integrated Manufacturing, CIM)系统。由于公司并购，既有系统需导入新的操作系统(MES)并改变制程控制标准流程。CIM系统架构因为不符合整合要求，以至效能不彰。

淘汰CIM操作系统并不是解决问题的唯一方式，整体设备的效率必须要提升，还必须可以跟全公司的运作系统互通。例如采用智能型I/O进行状态监视，协助优化既有的CIM并连网至MES，可提高设备效率，达成制程一致性。

拟定营运目标

以问题症结点为核心，拟定营运目标并以重要性设定优先级，可辨别任务关键性及其效益。公司、整合商和供货商可选择最适当的智能型厂区解决方案，确保项目完成时达成营运目标，同时考虑长期营运和成本维护，预先设定未来扩充或缩减需求(图1)。

图1 工业物联网规划工作表范例格式

例如：饮料公司的厂区管理者面临对生产线的掌握及控制不足，决定今年目标除了降低人事成本外，并将既有装瓶生产线连接到新的MES系统，以加强管理层的控制和掌握度。计划是，先将厂区MES仪表板中生产线1至8的传感器设定达成最大的实时显示度，从中稽核传感器和通讯协议，了解其适合的解决方案，以将各种传感器和致动器连接到SCADA系统，再进一步连结至MES。因此，协同经销商、系统整合商与系统供货商进行网络稽核为必要事项。

了解主要流程互通状况

智能型厂区的连网挑战是通讯协议划分，端视特定作业而定，可能会连接互不兼容或专属Fieldbus自动化通讯协议。须确认内部资源、历史记录、产品装置、端节点和设备，而后记录其对应的通讯协议、实体接口、厂区地点和作业用途，才能了解各自的通讯协议。同时让供货商或系统整合商了解技术、装置或设备相关的任何限制及需求。

借助实施网络稽核，确认营运困难点和目标并与相关单位沟通，即可部署连网计划。运用连网和网络自动化解决方案的专业知识实现营运目标概念，并以订制解决方案符合稽核表要点(图2)。

图2 工业设备连网自动化稽核格式范例

例如：现今的MES能够支持全厂区连网，但无法进行大规模的系统诊断和生产分析。因此厂区营运经理必须整合既有I/O设备，以更有效落实接口设备智能化。透过位移传感器与系统的整合至厂区既有的SCADA系统内，以及接口设备计算，可让系统达到实时分析并优化生产线。而带宽和局域网络效能的提升，得以支持庞大的数据量从传感器传输至MES。为确保系统稳定及安全性，区域子系统网络和防火墙区块设计必须纳入解决方案中。为了达到此效益，营运经理必须掌握所有资源、传感器、装置，对应其通讯协议及实体接口，依据工作流程分类载记，将所有细节纳入连网解决方案。

衡量效益选用适切连网方案

投资成效的验证并不容易，尤其当所要改变的专业领域为仅占整体营运中特定的制造作业流程。透过明确的营运成本及资金效益预估，才能显现智能型连网厂区投资的隐藏成本和效益。经由审慎的资金预估，结合初期投资报酬率，可有效量化营运效益。

例如：中等规模半导体营运的厂区经理经过长期谨慎确认既有流程装置，将装置名称、位置、通讯协议、实体接口和厂区地点输入网络稽核工作表。并且提供内部初步绘图与计划，以问题症结点拟定营运目标，厂区经理得以有多种连网解决选择方案。为达到投资效益(ROI)优化，厂区经理须将停机时间、人事成本、总拥有成本均纳入考虑。

在不影响企业正常营运程序的前提下，也可将自定义的厂区自动化部门工具模块、投资回收计算工具提供给客户以确保在与内部相关人员提出投资沟通即进行决定时，不遗漏任何技术或成本考虑。投资回收计算工具可用于：

计算停机时间的成本

预估导入IIoT投资后每年节省的成本

计算IIoT投资的投资回收期间

智能工厂最终目的是以智能型的模式提升生产效能，将营利优化：为了将工业物联网效益最大化，许多互不相通的技术和产业必须能彼此相互配合协作。Moxa是领先业界的工业连网与自动化公司，为许多垂直应用市场提供连网解决方案。Moxa提供3000多种产品、并已经连接4000多万组装置，而且见证将过去独立运作的工业串行网络连接到工业互联网之后，掌握数据的明智优势而对现场或厂区调降亏损底线并提高获利的效益。







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