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藉工业物联网融合IT与OT 驱动制服化转型

  • 洪千惠
劳斯莱斯善用物联网、大数据等技术触发数码转型能量,如今不卖飞机引擎、改卖「飞行时数维护服务」,是产业界津津乐道的制服化典范案例。IBTimes UK

DIGITIMES企划

近年来有一本书备受业界人士关注,系由美国在线创办人Steve Case著作的「第三波数码革命」,他深信巨大的创新力量,将在实体产业勃然兴起;探究背后的驱动因素,便是物联网(IoT)。

一般谈到IoT应用,人们往往会想到诸多范畴,举凡智慧城市、智能医疗、智能零售、智能交通、智能能源、智能建筑等等比比皆是;但根据管理咨询公司麦肯锡提出的预测报告,展望至2025,这些智能应用当中最富含钱景者,其实是智能工厂,有高达1.2兆美元~3.7兆美元的产值潜力,由此不难理解为何工业4.0议题延烧多年,始终不见退烧,只因懂得运用物联网技术创造价值、实践工业4.0目标的企业,将是第三波数码革命的大赢家。

推动智能制造,驱使业务模式变革

只不过现今仍有不少制造型企业,即使高度认同工业4.0,却未必掌握个中精髓。工业计算机领域的领导厂商研华,多次在智能制造主题演讲时,引用一张「工业4.0实现之进程」投影片,透过拾级而上的阶梯,表彰工业4.0的五个里程碑,包括:最初阶的自动化、省力化;第二阶透过机台联机、资料收集,再串联MES/ERP达成生产信息的可视化;第三阶段寻求生产流程优化、质量效率提升;第四阶段借助大数据分析达成预防维护综效;最后一阶段则延伸客户服务,驱动业务模式的创新变革,也就是所谓「制造服务化(制服化)」。

换句话说,虽说物联网技术是促成设备联网、状态监测的关键第一步,但如果仅将此技术应用的期望值,局限在自动化、省力化层次,绝对是小看了智能制造的威力。

具体而言,工业4.0与智能制造的终极意涵,在于改变企业经营观念,加速企业体质之改造,藉此开创产业新契机,其间不仅涉及数码制造能力的养成,更需结合数码营销的软实力;由此观之,真正的工业物联网(IIoT)与工业4.0核心架构,应该不只有偏向工厂营运或实体世界的操作技术(OT),还需要进一步串联虚拟世界,故须引用虚实之间的接口技术,也就是信息技术(IT),显见IT与OT势必融合,此外亦须再集成通讯技术(CT)。

IT、OT与CT三者融合确实重要,缺一不可,尤其是CT,它代表各种有线通讯、无线通讯、长距离通讯与短距离通讯等相关技术,譬如Wi-Fi、Bluetooth、Zigbee、4/5G、NB-IoT、LoRa、Sigfox等采用授权频谱或非授权频谱的无线通讯技术皆是,一直到工业通讯与总线技术,通通隶属于此范畴,是将感知层讯息上传至应用层的关键所在;尽管如此,此处为了彰显后续的制服化趋势,姑且将CT技术细节先略而不谈,暂时将探讨重点摆在IT与OT的双T集成。

事实上IT与OT的融合命题,已伴随工业4.0、智能制造或IIoT等议题发烧,被倡议多时,但迄今诸多业界专家仍不忘强调此事的重要性,显见在现实世界里,这个集成工程尚未被完美落实,深究个中阻碍,有时未必归咎于技术,而是人的问题。

从过去几十年以来,IT与OT都已各自存在,任何一方都不是新技术,几乎所有制造型企业,内部都有IT专业人员,也有OT专业人员,只是两派人马鲜少交流对话,IT从未取得PLC建置或支持的所有权,相对的,OT也从未取得ERP建置或支持的所有权。

设立工业4.0小组,汇聚IT与OT能量

但两方分治的局面,如今到了必须改弦更张的时刻。原因在于,全球的制造型企业都面临巨大挑战,举凡全球竞争态势加剧、人工成本上扬、制造质量的要求日益严格,乃至因用户为王的时势所趋,企业必须从计画性生产走向接单式生产,从大批量制造转变为少量多样客制化制造,且需承受产品生命周期愈趋短绌的压力,迫使企业必须转变现有经营模式,导入工业4.0势在必行,特别是需要将虚实集成系统(CPS)建立起来,否则终将丧失营运竞争力。

欲建构CPS、或是所谓的数码双胞胎架构,不把IT与OT融合在一起,肯定行不通;况且随著IIoT技术益发成熟精进,已明确定义未来智能制造的平台框架,不论对于如何将「智能」链接到服务系统、资产设备、企业营运,都有清楚的技术分类,因此照理说,企业不仅必须推动IT与OT的融合,而且在技术上绝非滞碍难行。

不过要想让IIoT加速落地实现,在企业组织内部,需要明确的所有者角色,因此最理想的方式,便是先由高层宣示投入工业4.0,再组成工业4.0的推动委员会或推动小组,此一编制中,既有IT领域的菁英,也有OT领域的专才,使他们能在工业4.0这个整体观念及共通目标下,捐弃彼此本位主义,共同向前迈进。

专家认为,IT及OT两派人马的磨合,或许需要历经时间的淬炼,故基于保守起见,不妨先以小处着手,选定一个工厂或产线开始做概念验证(PoC),尔后再根据这个案场的实作励炼,拟定工业4.0策略目标,接著按部就班落实到企业内部的其它场域。

另一种做法,则是由第三方业者提供一个中立的技术平台,它兼具采集工业大数据(经由PLC、工具机控制器或行专用通讯协定)、集成行业应用(经由ERP或MES)、集成平台软件(透过各种PaaS软件功能),让分居上下位的异质信息流得以被串接、统合,接著再结合Node-RED的逻辑判断、RESTful API的系统集成,衔接以云端为基础的IIoT应用资源,迅速扎稳制服化转型之根基。

借镜制服化案例,加速创新转型

有关全球制服化的经典案例,最常被人提及的业主,无疑正是劳斯莱斯(Rolls Royce),众所皆知该公司原以贩售飞机引擎为主,之后导入工业4.0,利用物联网与大数据等技术,建立了堪可实时监控全球客机4,600多具引擎的纯熟能量,持续收集每架客机引擎的转速、温度、震动、油压等运行信息,再透过后台监控中心统一做分析比对,以研判个别引擎是否处于正常状态,若不是,即可定位潜在的问题点,在真正发生故障前及早介入维修。

随著前述服务模式的顺利运转,劳斯莱斯明确感受到,所有航空公司皆对此需求若渴,因为都生怕自己的客机引擎出现无预警故障,冲击营运绩效,也表态愿意对这般高附加价值服务进行投资,促使劳斯莱斯决定转变行之已久的商业模式,将飞机引擎由卖转租,退居引擎生命周期管理维护服务的载具角色,因而使该公司获致细水长流的稳定收益,也增加了其与客户之间的黏著度,堪称制服化的最佳实践案例之一。