影響工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)水平的關鍵因素：高定位/高傳輸/高效能

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)橫跨許多重要的領域，并且在制造業(yè)掀起了一波新變革。決定工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)水平的主要因素有高定位、高傳輸、高效能。把感測、通訊與數(shù)據(jù)分析結合在一起，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)就能最大程度上提升作業(yè)效率。制造業(yè)將占據(jù)IIoT市場的最大比例。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（Industrial Internet of Things， IIoT）風潮持續(xù)發(fā)燒，全球制造業(yè)正掀起一波新變革。透過無線通信技術、定位、感測等技術，打造完善的設計，可提升產(chǎn)能、良率，滿足工業(yè)產(chǎn)線對客制化與速度需求，增進工廠應變能力與智能化程度。

不管是稱為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)或是工業(yè)4.0，透過把感測、通訊與數(shù)據(jù)分析結合在一起，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)能大幅改善流程與效率，并為制造、運輸、車隊管理、采礦以及農業(yè)等各個產(chǎn)業(yè)帶來全新的變革。

雖然目前業(yè)界多關注于取得更多的原始數(shù)據(jù)，然后再進行分析、并將結果提供給重要的決策制定者，但現(xiàn)在對于地點與時間信息的重視也日益提升。這個趨勢的轉變是因為“豐富的環(huán)境”訊息將為物聯(lián)網(wǎng)應用領域的程序開發(fā)人員與系統(tǒng)設計人員帶來令人振奮的機會。

舉例來說，與其單純地利用胎壓或懸吊系統(tǒng)的監(jiān)控傳感器來偵測道路上的危險突起或坑洞，如果將此數(shù)據(jù)與精密的位置信息結合，并提供給車隊中的其他車輛，便能避開此危險位置，從而降低對整個車隊的損害（圖1）。

圖1

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)橫跨許多重要的領域，所有領域都能因準確的位置與時間提供更精細、豐富的環(huán)境訊息而獲益。

目前，車隊已經(jīng)可以利用電子記錄裝置（Electronic Logging Devices， ELD）來監(jiān)控車輛的各種狀態(tài)。重要的參數(shù)包括里程數(shù)、位置、停靠點、引擎使用、以及行車時數(shù)等。由于壓力、燃料以及溫度傳感器已被整合到輪胎與引擎控制單元（Engine Control Units， ECU）中，可追蹤如振動、濕度和排氣量等參數(shù)，因此車輛的整體狀況可以被實時監(jiān)測，以便在發(fā)生嚴重故障前，提早進行維修?，F(xiàn)在，主要的差別在于，需要結合精密定位與安全的數(shù)據(jù)通訊技術，來進一步監(jiān)測車輛。

在農業(yè)領域方面，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)有助于確保全球的食物供應。根據(jù)預測，到2050年，全球將有91億人口，利用聯(lián)網(wǎng)傳感器來追蹤溫度、土壤條件、日照與濕度，能提供土地優(yōu)化利用所需的數(shù)據(jù)。準確的位置服務與實時的信息通訊，能讓農夫確保農作物在最佳的時刻快速、且有效地采收。

當然，如果數(shù)據(jù)、時間與位置不正確，或是因不可靠、高延遲、或不安全的系統(tǒng)建置而無法正常通訊，那么，所有這些優(yōu)勢便無法發(fā)揮效果。不準確的位置以及150微秒或更長的延遲，對消費裝置和家庭網(wǎng)絡或許可以被接受，但是對于工業(yè)應用，最高的效能、耐用度、安全性以及可靠度都至關重要。

此外，對定位準確度的要求，也驅動了多個標準組織與創(chuàng)新公司重新檢視GPS、北斗和GLONASS等全球導航衛(wèi)星服務（GNSS），以及短距離無線電和蜂巢式技術能否一起運用，以便盡可能地提供最準確的時間與位置信息。

例如藍牙訊號的到達角（Angle-of-arrival， AoA）和出發(fā)角（Angle-of-departure， AoD）分析、以及利用存取點訊號的時差測距（TIme-of-flight， ToF）分析、Wi-Fi網(wǎng)絡的訊號紋定位算法（FingerprinTIng）等技術，目前都已被采用，此外，超寬帶（Ultrawideband， UWB）訊號技術又重新在定位應用獲得重視。

蜂巢式技術則朝向多樣化發(fā)展。一直以來，蜂巢式技術著重在更高的數(shù)據(jù)傳輸率，以因應多媒體應用的需求，但現(xiàn)在窄頻IoT（NB-IoT）已獲得重視，可實現(xiàn)在授權頻帶內的室內與戶外、低功耗傳感器的通訊應用。

研究機構MarketandMarkets預測，從2015到2020年，工業(yè)IoT市場將以每年8.03%的復合成長率（CAGR）增長，并將達到1，510億美元的市場規(guī)模。

報告亦指出，半導體技術的進展、云端運算、IPv6標準化、以及各國政府的支持等都是IIoT重要的促成因素。但真正的推動力量來自于制造業(yè)，預計將占IIoT市場的最大比例。

智能工廠的主要受益領域包括產(chǎn)品生命周期管理、電子、材料與采礦、現(xiàn)場設備以及機器視覺（Machine Vision）等。

報告指出，對大多數(shù)現(xiàn)有的制造商、能源業(yè)者以及農業(yè)生產(chǎn)者來說，初期采用IoT的效益主要來自以上提到的成本節(jié)省與流程改善，以及有可能推動新的營收來源，并強化員工生產(chǎn)力與工作條件。特別是，報告還指出，可運用無人機（UAV）來巡視管線，使員工暴露于危險環(huán)境的風險降至最低（圖2）。

圖2

降低營運成本、提升生產(chǎn)力，以及創(chuàng)造新的營收來源，只是推動工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的眾多原因中的三個，此趨勢還能為設計人員與企業(yè)帶來更多的想象空間與可能性。