5G工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)如何兼顧穩(wěn)定與效能提升

工業(yè)乙太網(wǎng)路使用專用協(xié)定強化網(wǎng)路穩(wěn)定性，5G IIoT網(wǎng)路布建上雖較有線系統(tǒng)簡易，但是應(yīng)用穩(wěn)定性則有待時間進一步檢驗， AOI這類對5G有高度需求的應(yīng)用，與新興的AMR可能是第一波導(dǎo)入的亮點。

5G工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）可以有效提升生產(chǎn)效率，并強化產(chǎn)業(yè)競爭力，不僅電信營運商積極推動，產(chǎn)業(yè)界對導(dǎo)入也有高度興趣，不過受到新冠肺炎疫情影響，3GPP R16技術(shù)標準制定并不順利，晶片與系統(tǒng)解決方案預(yù)計要到2022年以后才會陸續(xù)問世，工業(yè)環(huán)境對于穩(wěn)定性的要求極高，不僅需要進行耗時繁瑣的驗證，可以進入產(chǎn)線實際運作要考慮的環(huán)節(jié)也很多，如何兼顧穩(wěn)定與效能提升，也是這個階段產(chǎn)業(yè)關(guān)注的熱點。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)穩(wěn)定/可靠性為首要

IIoT的發(fā)展已經(jīng)有一段時間，早期以有線的工業(yè)乙太網(wǎng)路為主，與一般網(wǎng)路相較通常需要使用更穩(wěn)定的連接器、電纜并要求高可靠性。而為了獲得更高的可靠度，工業(yè)乙太網(wǎng)路會使用專用協(xié)定，目前較受歡迎的工業(yè)乙太網(wǎng)路協(xié)定包括：PROFINET、EtherNet/IP、EtherCAT、SERCOS III以及POWERLINK等。工業(yè)乙太網(wǎng)路協(xié)定會修改標準乙太網(wǎng)路的協(xié)定，以確保不但能正確發(fā)送和接收特定的制造資料，還能在需要執(zhí)行特定操作時，準時發(fā)送和接收資料。

工業(yè)乙太網(wǎng)路對于效能的要求除了高可靠性與低時間延遲之外，德州儀器半導(dǎo)體行銷與應(yīng)用產(chǎn)品應(yīng)用經(jīng)理林家賢提到，電磁干擾（EMI）、電磁相容（EMC）與靜電放電（ESD）也是工業(yè)應(yīng)用很重要的考量因素?？闺姶鸥蓴_性差的系統(tǒng)會輻射大量能量，擾亂周遭的敏感裝置并降低效率，因為能量在輻射中被浪費。電磁相容差的設(shè)計會使系統(tǒng)高度敏感并導(dǎo)致性能問題。而靜電放電是一種突然進入系統(tǒng)的電流，并與帶電體接觸，靜電放電事件很短，但其會對系統(tǒng)注入大量能量。如果裝置的設(shè)計不能承受這類事件，對裝置來說是具毀滅性的，通常會導(dǎo)致裝置毀壞。

林家賢強調(diào)，工業(yè)級乙太網(wǎng)路實體層應(yīng)具有低確定性延遲，符合工業(yè)等級EMI/EMC標準，并能抵抗ESD事件。TI的乙太網(wǎng)路產(chǎn)品組合包括DP83867工業(yè)Gigabit乙太網(wǎng)路實體層和DP83826E 10/100乙太網(wǎng)路實體層等，能滿足這些要求。而西門子制程監(jiān)測系統(tǒng)資深產(chǎn)品經(jīng)理林瑞媛也指出，工業(yè)應(yīng)用環(huán)境復(fù)雜，有很多場域如礦場、油田、化學(xué)工廠、煉鋼廠等高溫、高濕、高壓的惡劣作業(yè)環(huán)境，使用無線網(wǎng)路有其便利性，但是有線網(wǎng)路運作的可靠性，對于廠商而言信賴度更高。

西門子在工業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)有悠久的經(jīng)驗，隨著智慧制造的發(fā)展，也提供工業(yè)網(wǎng)路解決方案，林瑞媛表示，在導(dǎo)入相關(guān)服務(wù)的廠商中，穩(wěn)定、可靠性是最基本的要求，但是時間延遲卻是最能發(fā)揮網(wǎng)路效能的指標，目前該公司的網(wǎng)路服務(wù)以工業(yè)乙太網(wǎng)路搭配工業(yè)等級Wi-Fi為主，有線網(wǎng)路時延最低可達2ms，無線網(wǎng)路時延也可低達17ms。

5G IIoT提升現(xiàn)有應(yīng)用能力/導(dǎo)入新應(yīng)用

5G IIoT在網(wǎng)路布建上較有線系統(tǒng)簡易，尤其是在戶外大范圍且環(huán)境惡劣的場域，URLLC技術(shù)指標可以達成工業(yè)等級的要求，但是應(yīng)用穩(wěn)定性則有待時間進一步檢驗，林瑞媛認為，工業(yè)網(wǎng)路朝5G發(fā)展是趨勢之一，但是應(yīng)用導(dǎo)入應(yīng)該是漸進式的。同時對于希望透過5G強化產(chǎn)線智慧化與核心競爭力的廠商，她建議要先了解5G特性，接著體檢自己的產(chǎn)業(yè)特性與應(yīng)用需求，最后找到市場上可靠的廠商以導(dǎo)入5G IIoT應(yīng)用解決方案。

現(xiàn)有已經(jīng)導(dǎo)入工業(yè)網(wǎng)路應(yīng)用的廠商，可能要花上多年時間逐步汰換舊有的網(wǎng)路架構(gòu)，所以現(xiàn)有應(yīng)用中對5G有高度需求的應(yīng)用可能率先采用，u-blox業(yè)務(wù)開發(fā)經(jīng)理陳曉誾說，像是即時光學(xué)檢測（Automated Optical Inspection， AOI）需要利用高速、高畫質(zhì)影像搭配機器視覺技術(shù)找出產(chǎn)線上的瑕疵品，5G的高頻寬與低延遲特性就有很大的發(fā)揮空間；另外一類為5G帶動的新應(yīng)用，如自主移動機器人（Autonomous Mobile Robot， AMR），可以遠端即時控制并自主避障，不用依靠地上的磁條可自由移動，除了是智慧制造的好幫手之外，還可以應(yīng)用在餐廳、醫(yī)院、飯店等，也是最熱門的防疫概念零接觸應(yīng)用。

而透過與廣泛布建搜集特定溫度、濕度、氣壓等訊息的物聯(lián)網(wǎng)終端合作，大范圍廠區(qū)的巡檢可以更加智慧化與自動化，過去許多工安意外通常肇因于人為疏失，陳曉誾強調(diào)，導(dǎo)入5G IIoT除了讓環(huán)境監(jiān)控更輕松、聰明之外，機器設(shè)備可以進行24小時全年無休的監(jiān)控，還可以節(jié)省人力，并避免因為惡劣環(huán)境造成的危險，同時維修不僅更即時，也可以預(yù)先了解問題所在。

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