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工業雲來勢洶洶 工業電腦擁抱平台式創新

文‧黃繼寬 發布日期:2017/08/10 關鍵字:IPCFPGAXilinx邊緣運算

為了落實工業4.0願景,許多大型製造業者跟工業設備廠商,已經開始採用基於公有雲基礎建設的工業雲服務。在這個大趨勢下,工業電腦必須強化自身特長,發揮其深入工業現場,可執行即時資料處理與判斷等邊緣運算的優勢,才能在工業4.0的時代站穩腳跟。而共通硬體平台(Common Hardware Platform)的概念,則可為工業電腦業者帶來加速產品開發與強化運算效能的優勢,使其無懼於工業雲服務的競爭。

賽靈思(Xilinx)工業、科學、醫療(ISM)行銷資深技術經理羅霖表示,近一兩年來,中國許多大型製造業者已開始導入工業4.0,除了在生產線上採用大量客製化,甚至自行研發的生產機台外,其後端的資訊平台也開始採用阿里巴巴、騰訊等網路企業所提供的公有雲服務;或是以此為基礎,進一步發展出自己的工業雲應用。在工業4.0的時代,這樣的景象將會是常態,對整個工業設備生態系統的影響,也將是全面性的。

對工業電腦、可編程邏輯控制器(PLC)業者來說,這個趨勢將會帶來不小的轉型壓力。因為對製造業者而言,當越來越多能帶來高附加價值的服務都往雲端集中,在生產現場的工業電腦、PLC設備所能創造的價值就越少。類似的情況其實已經在消費性市場出現,近幾年來PC銷量持續疲軟,主因之一就在於一般人日常所需要的應用,絕大多數都已經搬上雲端,也不再以PC做為唯一的存取媒介。在這個情況下,PC必須與平板、智慧型手機等產品爭奪消費者及企業有限的採購預算。倘若工業電腦業者沒有從這個發展過程中學到經驗,類似情況很可能會在工業領域搬演。

邊緣運算將是工業電腦業者鞏固既有市場的重要關鍵。因為在工業應用中,運算的即時性是必要條件,而且往往是不可妥協的。身處在生產現場的工業電腦、PLC若能具備更強大的運算效能,肩負起邊緣運算的責任,甚至與人工智慧(AI)結合,就能與工業雲的趨勢抗衡。事實上,工業電腦、PLC的定位本來就是邊緣運算裝置,如果能將其特長發揮出來,就不用害怕被取代。最近一兩年,主打電競訴求的PC產品崛起,其實也跟即時運算的需求有關。電競PC用GPU來滿足使用者對圖像即時運算的需求;在工業電腦應用上,FPGA也能扮演類似的角色,而且能創造的價值比GPU還更多。

羅霖進一步分析,FPGA先天具備大量I/O,因此很適合用來連接各種工業感測器,而且其內部的資料路徑可以按照應用需求自由定義,因此其資料處理的即時性,會比使用ASIC方案來得更好。其次,設備製造商如果能善用FPGA的可編程特性,便可從共通硬體平台的概念中受益,針對不同客戶需求開發對應產品,甚至往服務延伸,在自己定義的市場上享受更好的利潤空間。傳統IPC其實不是設備製造商自己定義的市場,而是英特爾(Intel)、微軟(Microsoft)定義的市場,產品規格主要是由Wintel決定,設備製造商可以差異化的空間不大。

不過,對設備製造商來說,FPGA有自己的開發工具鏈,跟在微控制器(MCU)、處理器上開發軟體應用相比,門檻顯得略高。因此,為了降低設備業者的採用門檻,賽靈思近幾年推出許多配套措施,像是支援C語言的FPGA開發套件、簡單易用的演算法庫等。如果有某些特別重要的技術,例如時效性網路(TSN),則賽靈思會將其包裝成矽智財套件(IP),應用開發者只須支付少許一次性授權費,就能直接將IP移植到FPGA上,實現其所需功能。

羅霖總結說,FPGA在工業應用上有很大的發揮空間,特別是近幾年來,FPGA開發環境對非IC設計工程師來說,已經越來越友善,相信未來工業設備業者直接使用FPGA來開發其應用產品,門檻將會越來越低。

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