企業專網火熱開局 智慧製造報復性商機全面啟動

2020-07-28
智慧製造強調少量多樣與高附加價值,精準、彈性等智慧化能力越來越重要,5G URLLC可能是製造智慧化的最後一哩,IIoT是製造業轉型升級的關鍵,電信營運業者積極推出企業專網解決方案,藉使用者體驗與產業生態系搶占商機。

 

5G工業物聯網(IIoT)標準3GPP R16甫拍板,智慧工廠議題旋即掀起一陣熱潮,國內電信營運商甚至在5G消費市場服務開台之前,就已經搶先推出企業專網服務,超前部署5G帶動的全新產業應用商機,除了因為消費市場發展已臻成熟,用戶數與每用戶平均收入(Average Revenue Per User, ARPU)持續推高的力道有限,更因為在工業4.0與智慧製造的趨勢之下,5G的導入與應用成為發展的關鍵之一。

產業界對於超高可靠度與超低延遲的URLLC技術導入產線有高度想像空間,製造業幾年前掀起工業4.0的熱潮,5G很可能是製造智慧化的最後一哩,而與智慧工廠話題息息相關的就是企業專網,透過企業網路可以實現高可靠度、低時間延遲與精準時間同步的網路控制,產線猶如打通任督二脈,功力大幅增進,本文將探討智慧製造與企業專網發展概況,並探索智慧製造如何增進產業核心競爭力。

5G建構智慧製造最後一哩

製造業發展越來越成熟,量產能力與成本控制不再是致勝的關鍵,智慧製造強調少量多樣與高附加價值,精準、彈性等智慧化能力越來越重要,遠傳企業網路規劃與維運協理汪以仁(圖1)表示,製造業提升競爭力的關鍵已經從內部的流程優化,演進到新科技應用與導入能力,同時也不再僅止於同業間的競爭,若所有競爭對手或廠商皆導入5G應用,沒有導入的廠商競爭力流失稱為不作為的代價(Cost of Inaction, COI),情況嚴重的話可能被市場所淘汰。

圖1  遠傳企業網路規劃與維運協理汪以仁指出沒有導入5G的廠商競爭力流失,將承受不作為的代價(Cost of Inaction)。

5G工業物聯網與企業專網的話題先前在台灣引起熱烈討論,產業期待藉5G提升核心競爭力,營運商希望企業專網成為下一個營收金雞母,汪以仁認為,過去一段時間的討論比較集中在企業專網的實現方式,包括公網、專網與專網專頻等三種模式。公網即是在現有的行動網路架構下,透過營運商的軟硬體技術,提供企業專屬的行動/無線網路服務;而專網還是採用公網頻段,但在企業的場域架設獨立的設備,所以是商用頻段的私有網路;專網專頻則是在指定的頻段上,架設獨立的網路。

這三者的差別在於主導性,公網是營運商主導性強,專網專頻則是企業主導,專網介於兩者中間。從另外一個角度來觀察,工研院資通所所長闕志克(圖2)指出,第一種模式跟第二種模式都是使用電信業者的公網,只是第二種模式企業可以採用開放式架構的軟、硬體,搭配自身的網路需求,建構出一套專屬的網路架構,網路維運與資料都有較高的掌握度。而第三種專網專頻則是由企業掌握網路架構到維運與資料,自主性最高但難度也高,比較適合大型企業發展。

圖2  工研院資通所所長闕志克提出對於台灣來說,IIoT是製造業轉型升級的關鍵。

IIoT帶動製造業轉型升級

URLLC包括可靠度與延遲性,闕志克說,以智慧製造為例,可靠度的需求會比延遲性高,現階段的智慧製造相關應用,要求反應時間在10ms之內的應用應該占不到10%,其他90%都不需要這麼嚴格的反應速度,在工業應用上,穩定性是基本的需求,如果只有迅速的反應時間而可靠度不佳,在產線上的應用相對不被接受。

3GPP的R16與R17規範將建構IIoT所需要的技術架構,除了高可靠度與低延遲之外,已經廣泛應用且技術較為成熟的低功耗廣域網路LPWA技術eMTC/NB-IoT也在各類應用上多有發揮;另外,R17將制定新標準NR-Light,效能表現介於廣泛聯結的NB-IoT與URLLC技術之間。如圖3所示,Nokia台灣客戶營運部技術總監陳銘邦解釋,URLLC將應用在配電(Electricity Distribution)管理系統、機器手臂控制、無人搬運車(Automated Guided Vehicle, AGV)等,LPWA則以無線語音控制、資產追蹤(Asset Tracking)、交通號誌控制等應用為主。

圖3  5G IIoT工業物聯網應用情境
資料來源:Nokia

而新興的NR-Light預計將在2021~2022問世,提供需要比NB-IoT更大頻寬,並且可以忍受比URLLC更低可靠度與更長反應時間的應用,如無人機(Drone)遙控、工業感測器(Industrial Sensor)、高解析影像傳輸、起重機遠端遙控(Crane Remote Control)等工程機具遠端遙控應用。

對於台灣來說,IIoT是製造業轉型升級的關鍵,闕志克強調,台灣的大量製造與成本控制競爭力已經逐漸喪失,包括大陸、東南亞等人力、土地、水電成本較低的地區更有優勢,所以台灣製造業必須發展少量多樣且附加價值高的高階製造業,近年台灣這類最具代表性的產業就是先進製程的晶圓代工。另外,競技無人機這類需要高頻寬、即時影像的特殊應用,也是台灣的機會,若能成功建立,則可以創造類似F1賽車這樣的獨特經濟生態系。

營運商企業專網服務超前部署

而國內的三大電信營運業者,都已經推出企業專網解決方案,希望可以藉著建立更好的使用者體驗與產業生態系搶占市場,避免未來專頻專網上路之後喪失商機。汪以仁說明,遠傳不論網路規畫、建置與後續的維運都已具備相當之經驗,也建置專業的團隊可提供網路解決方案給企業用戶,企業用戶不需再花資源解決相同問題,僅須與遠傳合作,便能發揮整合綜效。5G的網路標準提供彈性的網路能力,包括網路虛擬化架構、網路切片與邊緣運算能力等技術,可以組合成不同的部署架構支援企業多樣化需求。遠傳針對不同場域的需求,提供四個方案建議:1.網路切片、2.企業專用基地台、3.企業專用基地台及資料面核心網、4.獨立組網。

在應用選擇方面,汪以仁進一步解釋,若是中小企業公有雲/混合雲、物聯網服務建議採方案1或2;具專屬無線接取需求之應用如網通裝置測試等則建議使用方案2;新創團隊發展行動創新應用則適用方案2或3;智慧工廠、醫院、車站、機場、能源、海港、倉儲、校園、購物中心、體育場館、音樂廳/劇院等,屬於綜合性應用,可依效能或成本需求選擇方案2或3或4;若是車聯網業者因場域範圍寬廣,較適用方案1。然而,部份應用若方案1難以滿足,則可搭配方案3。

另外,中華電信亦推出四個架構類型供企業參考、導入,專屬1型可與多家企業共用Edge Cloud,基地台可共享或專用,適用於車聯網及雲端遊戲等應用;專屬2型則為企業提供專屬行動邊緣運算(Mobile Edge Computing, MEC)及基地台,適用於智慧製造與智慧醫療等應用;專屬3型則企業享有專屬基地台及專屬核心網路,適用於高科技產業與救災安防等應用;專屬虛擬型預計2022年推出,使用網路切片技術,提供端到端切片,更具QoS保障。

台灣大哥大規劃六種企業專網建置架構,提供不同場域應用。除了專頻專網、共頻專網(企業專屬基地台)、共頻共網+共基站、企業專用基地台+專屬MEC,未來也會基於5G SA架構推出網路切片及網路切片+共基站的網路技術建置服務。在製造業的環境中,尤其高科技產業,園區幅員遼闊、甚至多樓層,網路環境的規劃就是一大挑戰,現階段POC場域的挑戰就是要基於各種現場環境去布建規劃,像是倉儲園區現有的網路通訊環境限制,讓無人車的作業受到影響,因此計畫導入5G專網來協助無人車及AMR自主移動機器人可以透過5G專屬網路技術,強化整個產線的運作彈性,同時也可透過裝測感知器經由雲端分析數據,提升貨物定位追蹤的效率。

 

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