物聯網相關之( 人機料) 現況與未來技術

作者:

馮仰靚、簡榮茂

刊登日期:2020/04/30

摘要隨著網際網路的蓬勃發展,在我們的生活中早已融入大量的物聯網(英: Internet of things,縮寫IoT)設備,文中說明了物聯網的歷史及由來,並且指出為什麼物聯網這麼重要。首先會介紹物聯網在工業4.0(英文:Industry 4.0)中所扮演的角色,同時說明工業4.0 的發展及物聯網的應用與未來發展。並以人機料的觀點切入,點出目前國內製造產業在物聯網之技術發展重點與未來趨勢。

With the vigorous development of the Internet, a large number of IoT devices had been integrated into our lives. The article explains the history and origin of the IoT, and points out why the IoT is so important. The role of IoT in Industry 4.0 will be introduced first, and the development of Industry 4.0 and the application and future development of IoT will be explained. From the perspective of human-machine materials, we will point out the current technology development priorities and future trends of the domestic manufacturing industry in the Internet of Things.

關鍵詞(Keywords) 物聯網、工業4.0、智慧製造 Internet of things, Industry 4.0, Smart manufacturing

前言
物聯網在我們日常生活中已經無所不見,而此物聯網的概念是從何時開始?其實早在1995 年時,比爾蓋茲在其所寫的書籍《擁抱未來》中提出了物聯網的概念。到了1998 年,美國麻省理工學院Auto-ID 中心主任Ashton 提出物聯網一詞,此時物聯網對大家來講可能只是一個很模糊的定義。直到2005 年11 月,國際電信聯盟(ITU) 發布了《ITU 網際網路報告2005:IoT》,其中指出
「IoT」時代的來臨[1]。這時候才對物聯網有了較為明確的雛形。

在2007 年以前,物聯網總是「雷聲大雨點小」,直到iPhone 的出現,拉開了物聯網的序幕,同時智慧型手機也造就物聯網起飛的最重要因素。

一直到現在,我們日常生活中隨處可見的智慧設備或裝置,幾乎都離不開使用智慧型手機去控制或監控各項設備及裝置。然而,過去物聯網設備的不普及,主要是因各類感測器的價格較為昂貴,加上網際網路並不像近幾年這麼的便利連接。近期國際研究暨顧問機構Gartner 的研究,在2016年全球連網物件數量已達64 億件,預測2020 年將可達到204 億[1]。
而物聯網廣義來講,只要能連上網際網路,並能夠進行互相溝通交流的獨立物體,就可說是物聯網。如圖1 所示。其中連接的方式可能是Wi-Fi、藍牙、4G 甚至是現在很火紅的5G 等,因此,物聯網的發展,也會帶動周邊相關技術的發展。
現實中已出現許多應用的例子,例如,以前只能在電影中看見的呼叫汽車的功能,近期已經可以在特斯拉車子上看見,或者掃地機器人,可透過手機觀看其掃地情況或是控制其清掃動作。
隨著科技的發展,物聯網已被應用在各式各樣的場合,包含智慧工廠,智慧家庭,智慧交通,城市安全,政府管理等不同的領域。因此,出現了一些新的專有名詞,諸如,工業物聯網(英文:Industry IoT、縮寫:IIoT)及人工智慧物聯網(英文:Artificial Intelligence IoT, AIoT)等名詞。去年的EMO2019 展覽上,由VDW(德國工具機製造商協會)與其夥伴所共同提出的UMATI (universal machine tool interface),就是一個工業物聯網的應用情境展示。物聯網如此重要,於現在及未來所能扮演的角色又是甚麼呢?接下來內容將更進一步的探討物聯網與其工業發展之相關技術內容。

圖 1 物聯網示意圖

物聯網

我們可透過物聯網的各層面來了解其邏輯框架,通常可以分成四個層面來看[2],如圖2。

  1. 感知層:
  2. 使物體具有視覺、觸覺、嗅覺、聽覺和思維感。常見的有溫度、重量、速度、震動、濕度等的感測器。
  3. 傳輸層:
  4. 感知層收到訊息後,將資料傳遞到上層。通常可以分成連接方式及溝通介面,連接方式又可以分成有線跟無線,有線的像是USB、RJ45、ISDN等等。無線的則有Bluetooth、GSM、wifi等。
  5. 計算層:
  6. 數據處理後,並將作出決策的資料傳遞到應用層。可以分成硬體、軟體、演算法、雲端平台、加密等。硬體常見的有Arduino、Raspberry Pi。軟體有IDE(Eclipse. ADK etc.)、OS(Android、iOS etc.)。
  7. 應用層: 
  8. 端看要應用在那種情境,可以是家庭、生活或是商業上等的應用情境,常見的有音樂、地圖。

圖2 物聯網層

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