打造厂房云端运算系统 轻松管理生产设备
- DIGITIMES企划
-
云端运算不只被应用于一般企业管理，制造业也可利用云端系统轻松管理生产设备，透过云端架构，管理人员可由线上掌控所有的设备状况，打造最佳化管理系统。
发展云端运算的系统，主要多是以IT产业为主，相较于包括工厂、楼宇及家庭等自动化产业在云端运算的应用，似乎就较为薄弱；由于这类自动化系统讲就的是「稳定性」，基本上持续延用的自动化设备，都具有稳定的特徵。但相对来说，「稳定」与「顽固」用在这些设备上，或许算是同一类的形容词，这或许与云端运算的整合与弹性特点，就有些格格不入。
云端运算 简化设备监控架构
近年制造产业的智能工厂议题快速发烧，M2M需求急速扩张，云端运算技术被视为制造产业由自动化演进为智能化的利器之一，然而原有的自动化系统与云端运算之间的鸿沟如何消弭，就成为相当重要的课题。
以工厂为例，过去业主想要了解公司设备运转数据或其他信息，必须透过工厂前端各式传感设备的监控，经由通讯转换设备将前端传感的类比或串序列信息，转换为符合网际网络通讯的数码信息，才能提供给内部的中控主机及系统软件统整管理，但此类型架构不但整合过程繁杂，而且硬件投资成本昂贵，对大多数企业主来说，投资意愿相对薄弱，因此要推展云端运算的发展，在自动化厂商的眼中，也会因此困境而让人望之却步。
就功能面来看，数据管理是云端运算技术的根本，如何让设备或环境信息连接到云端，之后才有所谓管理的可能，因此，自动化厂商要解决的第一个课题，就是如何让各种信息简单的上网，在自动化业界，过去多是以工业通讯界面传递信号及信息，在整合相关数据上多需要进行界面转换；但近年来包括Ethernet技术的大幅扩展，让工业界使用此类开放界面的机会增加，也让云端运算更容易达成。
以传统工厂为例，目前的架构，多仅能透过PLC、HMI来在现场掌握信息，在导入云端转换设备后，系统经扩整合便可直接达成透过网际网络监控线上工厂的生产状况，甚至可以监控其卖到海外的设备的状况，协助客户维修等工作，尽而提升其在客户端的价值。
网络通讯整合 才能上云端
此外在自动化系统层面，解决系统架构的整合问题后，云端运算系统还要须解决包括通讯传输速度与跨界面通讯的整合，以及云端系统数据库的撰写与编排和安全等相关问题，这些层面必须藉由各种不同专业的团队共同合作，才能达成相当的目标。
再从信息传输与跨界通讯整合层面来说，此一层面主要的课题，包括实体网络与无线通讯的整合，以及传输带宽的要求，这必须考虑各种通讯带宽速度，以及信息碰撞等相关问题。
一般而言，由于安全问题，加密的信息封包的规模逐渐增，加上无线通讯的便利性，目前在数据的传递上，由于像是工厂制程的智能化后，许多机台的设置变得更为「弹性」，如何传递完整的信息至后端服务器进行分析整理，「无线传输」亦成为重要课题。
不过无线传输就会牵涉到带宽问题，过去智能电表、导航系统或是居家安全的规划，常都受限于带宽及技术以致于无法顺利推广，现在再加大带宽到3G甚至是LTE之后，机台间通讯之应用将会更为发达。
虽然现在的带宽仍可应付机器间通讯的需求，但未来在M2M的应用上，对于带宽的要求将会逐渐增加，将不会只有简单的信息传输而已，由于现在电子产品的服务内容，在经整合后虽更为多元，数据的传输内容也因此将更为复杂，对传输的需求也就跟着提升，如何实时传输大容量档案成为重要课题。加上传统的2G网络难以同时处理同一区域内高密度联网装置传输的需求，3G甚至是LTE系统因此能派上用场。
但必须强调的是，无线传输的技术运用，在M2M的层面上，仍然是以数据传输做为应用项目，在机台控制上，仍然是以有线系统设备建置为主，透过有线与无线的整合，信息的扩充也成为云端运算的介入利基。
就台湾的自动化产业态势来看，工业电脑将是云端运算系统可以大展拳脚之处，在系统端，工业电脑可满足宽温、防尘性、稳压系统、持续供电，甚至防水等严苛条件，加上多数云端客户具有少量多样特性，量身订作弹性高，都是工业电脑厂在争取商机上的优势所在。
工厂云端系统设计重点
在硬件的架构之外，软件系统的整合性也是工厂设备管理云端化的重要课题，若数据库的架构或编排不够完善，光是要面对上万、甚至是上百万的存取，有可能导致系统负载过重，甚至导致当机的问题发生。
另一个设计考量则是弹性设计，在云端架构下，每一个应用程序都是在虚拟机器中执行，由云端系统的开发人员分配应用程序给可使用的虚拟机器数量，如果需要更多运算资源，直接变更组态就能增加愈多虚拟机器执行，遇到实体服务器发生故障时，系统必须自动将应用程序，在搬移到其他虚拟机器上执行，让服务不会中断。
最后则是网安问题，由于云端运算系统由大量的机器构成，缺少人对设备的有效监控，尤其是大范围厂区，机器部署在此少人监控的环境中，攻击者可轻易接触到这些设备，从而进行破坏，甚至通过本地操作更换机器的软硬件。
此外，在信息传输过程中，传感网络的传输与信息安全问题也相当重要，传感节点的功能设计通常都较为简单，配置电量亦较少，使得这些无法拥有复杂的安全保护能力；而传感网络多种多样，其数据传输和消息也没有特定的标准，所以无法提供统一的安全保护体系，容易被有心人士撷取数据。
核心网络的传输与信息的安全，也是另一个问题，由于核心网络具有相对完整的安全保护能力，但因节点数量庞大，因此数据在传播时，会因大量机器的数据发送使网络壅塞，进而产生拒绝服务攻击；此外，现有通讯网络的安全架构都是以人与人的通讯角度设计，并不适用于机器之间，因此现有安全机制是否适合，这也是必须思考的问题之一。
基本上，部分安全要求不高的应用，在网络能够提供逐步加密保护的前提下，应用层端到端的加密需求并不重要，但对于高安全需求的应用，端到端的加密仍然是其首选；此外由于目前M2M仍在起步阶段，多数应用仍处概念阶段，其具体的实现结构等内容无从谈起，不过随着云端运算的安全，似乎将伴随线上设备管理的发展日渐获得重视。
