工业物联网与工业4.0核心架构与课题

    在讨论的诸多互联网、物联网、工业物联网、德国工业4.0与中国制造2025后，总结一下相关架构与课题。

    我们认为，不论是IBM的智慧地球(Smart Planet)、思科(Cisco)的万物联网(Internet of Everything， IoE)、通用电子(GE)的工业互联网(Industrial Internet)与工业物联网(Industrial Internet of Things， IIoT)、Gartner的数字企业(Digital Business)、德国工业4.0(Industry 4.0)、中国制造2025、阿里巴巴的C2B商业模式、海尔的互联工厂与智能家居，其实讲的都是同一件事，仅是从不同角度切入与实践而已。那就是互联网渗透到社会每一环节的地球生态体系，而这个生态体系将于2025年前完备。

    工业物联网与工业4.0核心架构如图一所示，中心点就是服务创新(Service Innovation)与资料创新(Data Innovation)。到2025年时，多数的企业都已经转变成服务的企业，不论是原来的服务业或是原来的工业、制造业与农业。任何产业类别经营的核心以服务为中心，以满足用户口碑为最高价值。

    原本产业环节中的媒介企业，包括代理商、经销商与零售商等，都将会因为互联网平台的出现，去中间化而消失。生产产品与提供服务的个人与企业，都将使用信息通讯技术与载具，直接的服务最终使用者。

    到2025年时，数字经济的概念已经成熟，不论是2000年所提出的知识经济或是2015年所提出的数字经济都已是政府或企业的基本思维。世界上没有所谓的大数据公司(Big Data)，因为所有的公司都是大数据公司。数据与大数据分析与运用于决策，已经广泛的运用在企业经营的每一层面，从消费者探索、消费者参与设计、新兴产品开发、智能工厂生产、智能物流运筹与售后服务维修等。

    数据与情报核心概念，广泛的被企业各阶层工作者内化，知识型的数据与情报公司协助企业进行各式各样的决策。

    图一、工业物联网与工业4.0核心架构

    工业物联网与工业4.0核心架构，由三个技术进行高度整合。分别为信息系统(Information Technology， IT)、操作技术(Operational Technology，OT)与通讯技术(Communication Technology，CT)。我们常泛指信息通讯技术(Information & Communication Technology，ICT)与信息通讯产业。到2025年时，将汇流成ICOT技术或称为ICOT产业。

    传统的工业型巨人，包括通用电子(GE)、Honeywell、Johnson Controls、西门子(Siemens)、施耐德(Schneider Electric)、飞利浦(Philips)、ABB等的市场，将会持续受到新加入者的挑战，或许在2025年有些公司将消失。

    IT信息技术涵盖信息技术对应的软件与硬件。如果以企业整体经营之软件结构来说，包括电子商务(e-commerce)、企业资源规划系统(ERP)、产品生命周期管理系统(PLM)、供应链管理系统(SCM)、客户关系管理系统(CRM)与办公室自动化系统(OA)等。在硬件上，信息技术随着云计算(Cloud Computing)与雾计算(Fog Computing)技术之进展，数据中心或是小型数据中心将成为未来信息技术硬件的基础。在端的面向，移动载具与其他移动屏幕，例如鸿海所提出的十一屏将持续增加，显示屏幕将无所不在。

    通讯技术包括有线通讯、无线通信、长距离通讯与短距离通讯等将持续发展。根据ETSI通信进程，2020年时5G已经开始商转，而到2025年时，5G通讯网络应该已经无所不在。5G通讯网络仅是一部分，其他通讯包括WiFi、Bluetooth、Zigbee等无线通信技术将持续进展，同时在不同通讯技术间的衔接与整合，也将更密切。

    有线通讯还是持续进展，包括在企业的网络端或是工厂的经营端。若以智能工厂为例，工业通讯与总线技术也将持续发展，例如西门子的Profinet与Beckhoff的EtherCAT等。当然，透过电力线进行数据传输的PLC(Power Line Communication)也受到诸多的关注。

    OT操作技术是与营运有关的技术种类。从定位来看，可视为信息技术与实体世界中的接口技术。以工厂营运来说，就包括制造执行系统(Manufacturing Execution System， MES)、监视与整合控制(SCADA)与生产线或设备的感测与控制技术(Monitor & Control)。传感器(Sensors)相关技术也是关键角色。OT操作技术运用很广，例如智慧农业的操作技术、智能医院也有其Know-how、智能仓储与物流都将相继建立。

    OT操作技术是让系统得以有效运作的关键。诸多操作技术也和实体世界的感测与控制有关，因此智能机器人、服务机器人、智能仓储、智能电动车与智能生产设备均是重点。物联网技术是操作技术一个核心课题。

    总结来说，工业物联网与工业4.0核心架构就是上述四个创新与技术的集合、整合、融合、价值挖掘与价值创造。