閉環製造的優良循環

Posted on by Pete Berta

閉環製造是一種從企業各單位取得數據加以利用，進而提高收益並降低成本的策略（圖 1）。這些數據讓開發團隊依據顧客意見反應或現場裝置效能而瞭解如何改善往後產品。然而在實現閉環製造的效益之前，已經導入工業物聯網最佳實務的企業仍須想辦法在各個資料管理系統之間落實資料透明化。這些系統包括：製造執行系統 (MES)、企業資源規劃 (ERP)、客戶關係管理 (CRM)，以及其他 IT 和營運技術 (OT) 的系統。好消息是，研究指出全球工業製造產業為實現此目標，估計將於 2020 年前在物聯網技術花費約 8,900 億美元，讓企業能夠徹底實現閉環製造等概念的最大效益。從閉環製造的概念再向前一步，則可在製作原型與生產階段讓多個產品開發團隊共用品管測試的資料，進而於上市之前排除設計瑕疵並將解決方案最佳化（圖 1）。

圖 1. 閉環製造利用產品生命週期各個階段的數據來改善現有及往後的設計。（資料來源：Hewlett Packard Enterprise）

不過若想要以自動化方式大規模實現此效益，則各個相異系統間的資料亦須於產品開發生命週期當中提供給關鍵的利益相關者，才能夠視需要做出調整設計和製程的決定。而這就需要標準化的聚合式 IT/OT 基礎架構平台，或閘道，緊密整合於現行的製造工作流程，進而改善洞見並維持營運正常。

通往閉環製造的閘道

Hewlett Packard Enterprise 首席技術專家 Steve Fearn 指出：「一個 OT 環境通常是由許多不同的系統組成。MES 是真正推動製造作業執行的系統，ERP 則試圖將所有元件結合在一起；但另一方面在大多數精密的製造環境當中又會有許多品管系統，試圖確保成品的功能。」

一般而言，製造廠無法在單次施工就更新整個作業現場，因為常會有多種不同世代的設備同時存在。Fearn 表示：「之所有會有孤立的情況，就是因為過去建置製造廠的方式，而這些不一定能夠簡單整合。操作技術專家很自然並不喜歡為了後續作業導入了新製程而去改變一組已能夠順利運作的製程。」

解放資料的一大技術障礙就是傳統製造網路的階層本質。因為大多數的可程式化邏輯控制器 (PLC) 的設計重點並非在於支援個別的 IP 位址，讓系統能直接與其他具 IP 通訊功能的系統互相溝通，因此會先利用資料集中器大量彙整資料、執行網路位址轉譯 (NAT)，然後將此資訊上傳至企業網路。這種做法使得產品的關鍵利害關係人之間在傳輸資料時，速度和精細度均受到限制。尤其在研究、開發和工程設計的層面，傳達關聯資訊的延誤即可能導致工程設計必須重做、超出預算、上市時間延誤等問題。如今這樣的拓撲已逐漸淘汰，取而代之的就是包含 IT 與 OT 技術、以聚合式基礎架構閘道為基礎的架構。以分散式形態部署這些閘道，就能讓個別裝置擷取更精細的資料，讓製造網路局部之內也能夠共用資訊（圖 2）。

圖 2. 傳統的製造網路拓撲採用單一資料集中器，如今已逐漸淘汰，改用以聚合式 IT/OT 基礎架構閘道為基礎的分散式架構，能夠擷取更精細的資料，並使製造工作流程各部分均能互相溝通。（資料來源：Rockwell Automation）

Fearn 表示：「在這種情況下，智慧型閘道就成了很棒的工具。」 資料異動不再需要處理整組硬體堆疊；在作業現場導入智慧型邊緣裝置不僅能夠收集資料，更能直接轉譯資料使其更符合應用程式堆疊的需求。「它可以提供一種儲存兼轉送的服務，不必再傳送訊息到中央處理系統，甚至不必送至資料中心後再推送回來，而是能夠在廠房內的網路邊緣開發處理邏輯，直接在產生資料、利用資料的地點進行非常高效率的製程控制。」

閘道在現有廠房的已開發區域部署特別實用。Fearn 指出：「這種情況下不是從白紙開始，而是試圖導入某種資產效能管理或是預測性維護的解決方案。」

Hewlett Packard Enterprise 推出的 Edgeline EL4000 聚合式物聯網系統即是一種工業物聯網的邊緣閘道解決方案，幫助化解資料孤島並促進轉移到閉環製造（圖 3）。此產品閘道配備兩個 10 Gb 乙太網路連接埠用於連線企業 IP 網路，以及兩個 x8 PCIe 或 PXIe 插槽用於擷取及控制工業資料。這種平台支援工業網路通訊協定堆疊，如 BACnet 和 modbus，使其能夠緊密整合至製造環境（圖 3）。

圖 3.  Hewlett Packard Enterprise 推出的 Edgeline EL4000 聚合式物聯網系統結合乙太網路連線與 PCIe 或 PXI 插槽，並且支援工業網路通訊協定以化解製造資料孤島。（資料來源：Hewlett Packard Enterprise）

Edgeline EL4000 聚合式物聯網系統採用 1U 外型規格，配備四個 Intel® Xeon® 可擴充處理器，總計 8 至 16 個核心，或是單一四核心的第 6 代 Intel Xeon 處理器內建 Intel® IrisTM Pro Graphics P580。再加上 PCIe/PXI 卡的插槽，其靈活彈性讓製造業者能夠依實際狀況設定閘道。另外，Intel Xeon 處理器還能分別透過 Intel® vProTM 和 Intel® 主動管理技術，為 Edgeline 系統提供虛擬化和遠端管理等功能。虛擬化功能可將管控工作負載從其他企業功能與應用程式安全地分割；而 Intel 主動管理技術則搭配 Hewlett Packard 的 Integrated Lights Out (ILO) 晶片，可從遠端完全掌控高危險性或進出困難處的資產（圖 4）。現在，即可將產品生命週期所有層面的資料均納入現行製程考量，進而改善製造成果。

圖 4. Hewlett Packard Enterprise 推出的 Integrated Lights out (ILO) 晶片搭配 Intel® 主動管理技術，可從遠端監控並管理部署於進出困難處的 Edgeline 平台。（資料來源：Hewlett Packard Enterprise）

Fearn 表示：「擁有易用又具靈活彈性的運算環境，就能直接在作業現場進行許多整合工作，也能執行很多取樣。完成小工具並實地部署之後，它傳回的資料就可以串流回製造系統，讓我們得知實際產品應該在設計上做些什麼改善，或有什麼方式能再改進製程，讓它更可靠、成本更低，或更適合客戶的需求。」

優良的製造循環

如文中所述，營運資料不是唯一能用於優良閉環製造循環中的資訊。重要的是，銷售、行銷和服務部門的意見反應均可加以整合，以確保產品符合客戶要求。雖然從概念與策略的階段進入實際導入作業當中，許多企業均面臨困難，但有了 Hewlett Packard 累積的經驗知識與領域專家夥伴價值鏈的幫助，企業將可依業務目標導入合適的物聯網基礎架構技術。不過，解放資料並導入閉環製造時最大的影響仍然是在作業現場；企業不僅能夠實現更高度的自動化製程、降低營運成本，更能獲得以往難以達到的效率水準。Fearn 說：「在以前，曾經是必須等到產品基本上走完整個生產線到最後才能夠品管，由一大堆受過專業訓練的人員試圖確保產品製造沒有問題，但那個時代已經過去」。現在由視訊分析等技術取代人力，能夠在生產線的每一個步驟隨時檢查一切均符合應有標準。他指出：「這不但讓產品的品質更高，也能夠更頻繁地改善程序，甚至修改製程本身。」

最後，他總結：「這樣就能採取持續改善的營運方法，不斷從所有感應器接收資料集結成資料流，確保每一次修改都有達成目的，也確實一步步接近更有效的製程、更可靠的產品。」

打造智慧城市從智慧街燈開始

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聖地牙哥市想要將街燈升級，因此發現了推動大型智慧城市計劃的機會。該城市與由 GE 技術支援的 Current 公司合作，在 3,200 支燈柱上安裝 CityIQ 智慧節點，節點中嵌入了採用 Intel® 技術的多個感應器。除了智慧節點以外，該城市將在市內普遍安裝 14,000 個具備自適應照明控制功能的全新 GE LED 燈具，預計可為聖地牙哥市節省每年大約 280 萬美元的能源費用。但是它的優點並不僅是節省資源。聖地牙哥市以街燈為基礎打造一個開放、安全且可擴充的數位基礎設施之後，便有能力推動各種智慧城市計劃來改善宜居性和安全性，同時創造收入、減少費用和加速發展。

為何從街燈著手？

街燈具備三項特色，是智慧城市設施的理想安裝地點。它們很普遍，能提供電源，而且可以鳥瞰整個城市，同時可以保持設施隱蔽和避開危險。街燈上的智慧裝置利用光學、聲學和環境感應器可以立即看見、聽見和感受，針對各種交通狀況、槍擊偵測、公眾活動等採取適當行動。這類解決方案為城市和都會地區提供累積各種資訊的多種方法，帶來了極多好處。這些資料經過仔細檢查可從不同的環境狀況中找出意義，例如交通和行人模式、氣壓、溫度、震動和噪音。在燈柱上加裝智慧節點的效用特別顯著。城市管理人和員工可以利用電腦視覺做出下列決策：

  • 改善公共安全與治安。藉由使用具有電腦視覺的攝影機，城市可以拍攝影像並傳送至執法單位和消防部門，以利促進短期應變、長期規劃以及基於證據的調查工作。
  • 找出道路壅塞點並將交通流量最佳化。 城市可以分析車輛交通的資料來減少壅塞情況。該解決方案也會分析在人行道、行人穿越道和自行車道上的行人與自行車交通。城市可藉此以資料為導向進行綜合性的交通政策決定。
  • 把駕駛人導向可用的停車位和加強執法。該解決方案可以協助駕駛人找到空出的車位，而且自動開出違停罰單。
  • 增加情境警覺性。隨選視訊為第一批應變人員提供即時的現場緊急狀況資訊。該解決方案也可以用於將資料饋入至歸檔，讓調查人員快速找到相關影像並進行檢閱，從中確認交通事故的模式或涉及的人員。

瞭解 CityIQ

由 GE 技術支援的 Current 公司所研發的 CityIQ 就是一例，這是專門設計協助各市政當局收集和運用資料的解決方案。CityIQ 將既有的街燈與整合式的模組化解決方案結合，讓城市可以改善宜居性、優化城市財政，並且加速發展。Current 的 CityIQ 智慧節點採用 Intel 技術，可與任何街燈的燈柱無縫整合。CityIQ 節點內嵌多個感應器，會收集資料並使用乙太網路、Wi-Fi 或行動數據服務透過安全的雲端連線傳送資料。Intel 技術提供更先進的處理和邊緣分析能力，均是這些密集運算功能所需。該平台讓任何市政部門均能運用資料來解決本身的特定需求。因為個別部門可以共用此一數位基礎設施，所以不需要安裝和管理特有的單點解決方案硬體或是儲存自己的資料。這表示 CityIQ 解決方案部署在節省金錢的同時可消除部門之間的資料孤島（圖 1）。

圖 1. 如 CityIQ* 這類的解決方案讓城市可以利用一個裝置監測多種不同的指標。（資料來源：Intel®）

此外，CityIQ 的設計具備未來性，透過無線軟體升級即可簡單採用新的使用案例。CityIQ 扶植應用程式之發展，這些應用程式會利用城市資料來促進本地經濟擴張和增加便利性。

推動應用程式發展

藉由鼓勵第三方開發商建置應用程式來改善宜居性和提振本地經濟，城市也因此受惠。CityIQ 透過開放 API 和著重安全的可擴充 Intel 技術來提供即時資料，讓開發商可以輕鬆建置獨特的客製化應用程式，藉此打造對症下藥的解決方案。例如聖地牙哥贊助一次黑客松活動並邀請開發商來創造新的應用程式。其中一個應用程式是 DreamBiz，讓企業家可以廣泛運用各式城市資料。根據 CityIQ 交通、停車和行人資料的歷史記錄，該應用程式協助他們找到符合其新創事業需求的可用不動產（圖 2）。

圖 2. 應用程式開發商可以利用由 CityIQ 收集的城市特有資料來建置創新的應用程式。（資料來源：Current，由 GE 技術支援）

聖地牙哥市與 GE Digital 合作，把最近部署的 CityIQ 節點所收集到的即時資料提供給 2018 CSU Challenge。獲獎的應用程式 Treety 利用交通、行人路線和其他資料來協助城市規劃者與市民選擇最佳植樹地點和要種植哪種類型的樹木。它可以為鄰近地區營造更友好的環境、減少碳排放量，同時為鄰里注入新的活力。

安全且可擴充的解決方案

市政機構的 IT 部門需要安全、高效能的解決方案來應付眼前和未來的需求。CityIQ 是由可擴充的 Intel 技術建置而成，可保護資料、軟體和硬體。Intel 處理器支援高解析度的多媒體和高畫面更新率的視訊串流。此外，任何應用程式均可連接 GE Predix。針對 Intel® Xeon® 處理器最佳化的 Predix 資料中心平台讓城市獲得可隨需求擴充的標準型端對端解決方案（圖 3）。

圖 3.  包含 CityIQ* 的解決方案兼顧安全性和擴充性，讓城市可以調整解決方案來配合新的要求。（資料來源：Intel®）

協助智慧城市茁壯發展的設計

世界各地的市政當局利用諸如 CityIQ 這類的解決方案來收集和分析資料，協助他們改善生活品質、創造收入、降低成本和加速發展。這些解決方案利用既有的街燈基礎設施，以及他們可擴充的模組化方法，讓城市能夠發展這些解決方案來滿足他們的需求。聖地牙哥市長 Kevin Faulconer 提及 CityIQ 的優點：「扶植創新和改善基礎設施，對於増進全體聖地牙哥市民的生活而言十分重要」。他還補充說：「這項新技術讓城市及開發商有機會把我們的鄰近地區變得更加安全和更有智慧」。部署專為解決眼前和未來需求而設計的解決方案，城市管理人和員工可以藉由資料做出明智決策，以利改善宜居性、優化資源、吸引新事業和熱心的市民，一同將智慧城市打造成美麗家園。

鐵路連網效率更高、乘坐更舒適

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全球勞工紛紛湧向城市中心，但市中心道路嚴重壅塞，使鐵路擁有吸引新客戶的獨特商機。但是鐵路卻未抓住這樣的機會，因為設備和系統老舊、不可靠又無法互相通訊，造成維護不易和車次延誤的問題，讓乘客和員工失望。一個安全、可在單一網路上連結列車、設備、軌道、車站以及行控中心的端對端通訊系統，可解決許多這類問題。它讓維護人員提前發現弱點，在故障發生之前先安排維護工作，也能降低營運和 IT 成本，為乘客提供他們所預期的快速可靠的 Wi-Fi 網路。也許最好的是它為鐵路帶來了全新的營收機會。讓我們來看看連網鐵路系統如何滿足現今鐵路與乘客的需求。

為何鐵路系統必須快速現代化

隨著世界各地的人口往城市中心遷移，但高速公路過度擁擠、污染嚴重令人們不悅，讓鐵路客運的需求大增。SCI Verkehr 發表的報告指出，全球鐵路客運至 2025 年為止，預期會以每年 3.75% 的平均速率增長。客流量增加雖然帶來令人樂見的收入，但對鐵路已捉襟見肘的基礎架構而言是雪上加霜。通訊系統的狀況更是如此，在許多情況下，這些系統已多年不曾更換。當周遭的世界已朝高速 Wi-Fi 和無縫的連線能力發展，鐵路系統始終原地踏步，因為它混雜了多種老舊的專屬網路，各有不同的作業系統和維護要求。這些複雜的網路維護成本高昂，就算在狀況最好的時候，這些網路之間也無法進行良好的通訊，使得員工對於各類問題一無所知，而在更好的協調下，這些問題原本可以提早修正。「比如你的列車上有一個製造商使用其本身的專用系統製造的安全閥。那個零件可能在兩週內發生故障，但若未連接任何感應器，就沒有人會發現這個可以被診斷出來的問題。」Cisco Connected Transportation 解決方案全球行銷經理 Matt Veltmann 表示。結果列車可能途中發生故障或是最後一刻才進行修理，導致列車在最需求最高的時候無法提供服務。必須準時上班的乘客無法忍受這種無法預期的延誤。當他們的 Wi-Fi 連線一直中斷而無法在旅途中完成工作時，他們的不滿更加高漲。他們也無法理解為什麼無法在車上聽音樂或看電影，這些都能在每小時飛行 600 英哩的飛機上做到。缺乏連線能力不僅造成乘客不便，它也妨礙了整條鐵路的效率，可能還會影響安全。駕駛員經常無法取得軌道狀況相關資訊，而軌道狀況是路線變更的依據。例如軌道損壞是列車出軌的主要原因。連線能力不佳也會影響車站站長，讓他無法在維修場區確定列車和設備的位置。行控中心主管從不同的來源接收到參差不齊的調度資訊，無法清楚瞭解整體效能。這些問題全都會形成鐵路系統難以負擔的成本和維修問題。未來若要實現更聰明的鐵路系統，鐵路公司需要一個全面連網、安全的鐵路系統。

連網鐵路改變現況

這個新方法其中一個例子是 Cisco Connected Rail。Cisco 的平台利用可擴充、安全的端對端 Intel® 技術提供一個單一的標準型網路，可傳達語音、視訊和網際網路資料來支援整條鐵路上的各項作業（圖 1）。

圖 1. Cisco Connected Rail 把整條鐵路上的作業連結起來。（資料來源：Cisco）

統一的網路提供乘客所期待的流暢 Wi-Fi 連線。它也為鐵路公司開創了新的營收機會。相同的高速網路把列車、軌道旁和車站連結起來，以最高的效率為每個人提供他們搭配作業所需的最新資訊。以下是它在鐵路營運的每個階段如何運作之概述。

連網列車

更好的連線能力改善列車從發車到收班的營運，從起點至終點，為鐵路公司節省成本。GPS 追蹤讓行控管理員隨時掌握列車的位置。藉助高速 Wi-Fi，駕駛員可以即時與行控中心聯繫，提出問題或發生問題時通知管理員。零件和設備均設有感應器，可通知維護部門何時需要維修或更換，消除停機時間並減少維修成本。歐洲一家鐵路公司因為使用 Cisco Connected Rail 而讓營運成本降低了超過 20%，資本成本降低了 21%。高速通訊也能改善安全。智慧攝影機可以發現問題並即時發出警示，讓員工立即聯絡緊急應變人員。影片也會自動標記，方便員工日後輕鬆檢閱事件。錄影監控也可為廣告商提供重要資訊。若購票者同意分享他們的資訊，鐵路公司可以根據列車上不斷變動的乘客組成展示數位廣告。若某個女籃球隊乘車到外地比賽，廣告商可以展示女用除毛刀的廣告。在不同的車站，當一群商務人士乘車時，螢幕可能切換成汽車廣告。除了為鐵路公司改善營運和增加收入以外，連網列車也能大幅度改善乘客體驗。不中斷的高速 Wi-Fi 讓乘客在整個旅程中都能保持連線，甚至可以使用椅背螢幕觀看電影。「Cisco 和 Intel 的頻寬能夠為 500 位乘客提供影片和音樂串流，即使在偏遠地區也沒問題。」Veltmann 表示。登入商務鐵路的 Wi-Fi 系統或是購買電子車票的乘客若是同意分享他們的資訊，就能為廣告商提供金礦般的資料。廣告商會花大錢向鐵路公司購買這些資訊。改進後的鐵路搭乘體驗吸引越多乘客，廣告商便會支付更多費用來觸及這些乘客。

連網軌道旁

鐵路系統長達數百英哩的軌道旁，分散設置了多處維修場區。因為車廂缺乏地理圍欄的技術，鐵路公司無法精準追蹤車廂。Veltmann 表示：失蹤的有軌電車有時要花 18 個月才能找到。有了 Cisco Connected Rail，所有有軌電車均含有內建定位感應器的 Cisco 路由器以及採用 Intel 技術且內建定位追蹤的路由器，所以工人總是能準確知道每個車廂的位置，不必再費時尋找它們。因為具有採用 Intel 處理器建置的強固型軌道旁閘道器，列車上有效的可靠連線能力也能延伸到維修現場。換言之，位在偏遠地方的維修技術人員可以使用雙向無線電或是平板電腦向位在辦公室的主管詢問關於零件和安裝的問題。軌道本身設有感應器，會針對鋼軌的狀態提示駕駛員。若鋼軌在炎熱的夏季開始彎曲，則可以暫停服務，直到維護人員修正問題為止。在平交道口，由事件觸發的錄影監視器可在活動發生時提早通知。若主管能預見風險，他們會馬上通知駕駛員採取行動。「若車廂卡住了，駕駛員會馬上知道。」Veltmann 說道。

連網車站

快速的統一網路可讓車站加速服務、改善安全和探尋產生收入的新商機。與其排隊等候，趕時間的乘客可以在數位多媒體資訊站購票，不但可以看到即時更新的抵達時間，需要協助時亦可以與代表互動。全系統錄影監控會自動追蹤車站內的可疑行為（例如有人在軌道邊游蕩或是留下一個包裏），並立即在單一螢幕上顯示異常活動以便引起監控人員的注意。對於大多數採用孤島式系統的鐵路而言，這是極大的進步，因為這些鐵路的監控人員必須觀看多個螢幕，瞭解來自不同列車、車站和軌道的資訊來源。智慧的安全系統能保證可疑的事件不會在畫面切換間被忽略。連網車站備有數位廣告板，可以吸引想要爭取機會在繁忙的交通樞紐觸及更多人們的廣告商投資。廣告商也會付錢以發送個人化廣告和優惠訊息給使用鐵路 Wi-Fi 的乘客。中午時，車站咖啡廳可能為五分鐘內到店的乘客提供折扣。一位乘客每日傍晚 6 點抵達某家零售商附近的車站，可能會收到短期促銷的提醒。車站若能為乘客提供現代化、高效率、令人愉悅的個人化體驗，常客就更願意駐留，也能吸引新客到訪。在車站內和車站周遭將會湧現商店和廣告商組成的全新價值鏈體系，讓鐵路有更美好的形象、吸引更多客戶，並創造更多元化的收入基礎。當鐵路經營者分析來自連網系統的龐大資料析時，他們會獲得新的深刻見解，從而改善每個層面的營運，包括滿足不斷變化的乘客需求以及改良路線和安全性。只要把鐵路系統的通訊有效連接起來，鐵路公司便能轉換業務模式，服務新一代的客戶。

為嵌入式系統與物聯網提供高出 88% 的每瓦效能

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在日益視覺化的連網世界中，視訊與無線功能不再是奢侈的選項，而經常是必要條件。這為嵌入式系統帶來了獨特的需求，必須隨視訊和通訊的高資源與高效能需求，在電力消耗、散熱和價格方面取得平衡。第 8 代 Intel® Core™ 處理器（原代號 Coffee Lake）可以滿足這樣的需求，除了無線連線能力的基礎，還結合了新系列的輔助晶片組，提供高出百分之 88 的每瓦效能 (PPW)。加上將最大核心數量從四個增加至六個、更高的渦輪速度，以及更快的記憶體支援等其他功能，讓嵌入式系統開發者能為使用者提供符合期待的互動式體驗。

更多核心、更多編碼解碼器，以及 Thermal Velocity Boost 技術

第 8 代 Intel Core 處理器產品目前有筆記型與桌上型版本可供選擇，其中有多種是設計用於嵌入式系統。晶片以 14 奈米製程技術打造，可最大化效能，同時比起較大型的處理節點，可有效減少電源耗損。這個先進的處理技術也為其他重要的架構增強功能奠定了基礎，例如特定 SKU 擁有最多六核心，但可將 TDP 等級維持在 35 瓦至 45 瓦之間（圖 1）。

圖 1. 第 8 代 Intel® Core™ 處理器產品現在提供最多六核心的選項。配合設計與製造方法最佳化，這讓整體平台效能增加了高達百分之 40。（資料來源：Intel 公司）

新一代的 Intel Core 處理器搭配 Intel® 超執行緒技術，讓每個實體處理器核心可同時執行兩個執行緒。透過平行處理應用程式任務，使完成工作負載的時間更短，進而讓處理器使用率更有效、總耗電量更低、散熱管理更優異。這些處理器能最大化可用資源的另一個方法，是一種稱為 Intel® Thermal Velocity Boost (Intel® TVB) 的新技術。Intel TVB 與 Intel® 渦輪加速技術一起作用，在處理器低於特定溫度和功率限制的情況時，利用適當時機額外提高 200 MHz 時脈速度（圖 2）。

圖 2. Intel® Thermal Velocity Boost (Intel® TVB) 與 Intel® 渦輪加速技術一起作用，利用適當時機額外提高 200 MHz 時脈頻率。（資料來源：Intel 公司）

以六核心的 Intel® Core™ i7-8850H 筆記型處理器為例，其具有 2.6 GHz 的基礎頻率，但透過 Intel 渦輪加速技術和 Intel TVB，可加速至最高 4.3 GHz。在視訊串流等具有繁重工作負載的應用中，若要提供順暢的使用者體驗，這樣的額外強化能力就可能非常重要。在影像處理能力方面，第 8 代 Intel Core 處理器搭載了 Intel® UHD Graphics 630。除了其他架構增強功能以外，新處理器在加上這樣的影像處理能力後，在 3DMark 效能標竿的分數上更進步了百分之 20。這樣的進步是透過 Intel® 高速影像同步轉檔技術達成，這項技術提供的內建硬體可支援視訊編碼解碼器，例如 10 位元 HEVC 編碼與解碼，以及 10 位元 VP9 解碼等。處理器還另外支援高動態範圍 (HDR) 和 Rec. 2020 色彩空間媒體，最多可跨三個獨立顯示器串流 4K 超高畫質 (UHD) 視訊。搭載第 8 代 Intel Core 處理器的平台結合了數種記憶體升級以維持處理效能的高峰，包括支援最高 64 GB 的 2666 MHz DDR4 RAM、整合式記憶體控制器，以及 Intel® 智慧型快取記憶體技術。整合式記憶體控制器儲存了能產生較高記憶體頻寬的高效預先擷取演算法，同時 Intel 智慧型快取記憶體能根據工作負載將現有的快取動態配置至核心，有助於減少延遲（圖 3）。

圖 3.  第 8 代 Intel® Core 處理器的 Intel® 智慧型快取記憶體技術能根據工作負載將現有的快取動態配置至核心以減少延遲。（資料來源︰YouTube）

更多、更快的 I/O 和連線配備

為了將這些功能帶入嵌入式系統，第 8 代 Core® 處理器在前一代的架構上增加了四個 I/O 連接埠。這讓單一連接埠擁有高達 30 個高速 I/O 介面，使用彈性 I/O 支援最多六個 USB 3.1 Gen 2 線道，以及最多 16 個 PCIe 3.0 線道。結合輔助晶片組上的 24 個 PCIe 線道，讓具有高頻寬需求的系統擁有高達 40 個 PCIe 介面的優勢。請注意，第 8 代 Intel Core 處理器搭配的全新 Cannon Point (CNP) 晶片組取消了定義 7 至 13 訊號線路的 Intel® Low Pin Count (LPC) 介面。取而代之的是具有四個訊號線路的 Intel 強化 SPI (eSPI)。訊號線路減少可最小化通訊需要的 PCB 追蹤數量。eSPI 的執行頻率為 66 MHz，是 LPC 的兩倍，運作功率為 1.8 V，相較於 LPC 的 3.3 V，更能達到節省能源的目的。但新一代平台控制器中樞 (PCHs) 最值得注意的功能可能是整合了 Intel® Wireless-AC 2×2 160 MHz。Intel Wireless-AC 2×2 160 MHz 以高達 1,733 Mbit/s 的速率定義 Wi-Fi 通訊的媒體存取控制 (MAC) 層（PHY 層必須單獨實作）。如圖 4 所示，相較於使用以前的技術，這能大幅縮短下載 HD 檔案的時間。

圖 4. 整合於 Cannon Point (CNP) 晶片組上的 Intel® Wireless-AC 2×2 160 MHz 技術可提供比 Gigabit 乙太網路更快的無線下載速度。(資料來源：Intel)

針對想要運用這種連線能力與第 8 代 Intel Core 處理器運算效能的嵌入式開發者，Intel 提供適合用於廣大嵌入式市場的合格零件。如六核心的 Intel Core i7-8850H、四核心的 Intel Core i5-8400H，以及 Intel Q370® 晶片組等裝置都擁有 15 年的產品供貨時間，並可應用在 MSC Technologies GmbH 的 C6B-CFLH COM Express Type 6 電路板（圖 5）等模組上。

圖 5. MSC Technologies GmbH C6B-CFLH Type 6 COM Express 模組，搭載第 8 代 Intel® Core i5 和 i7 處理器，提供可擴充的效能。（資料來源︰MSC Technologies GmbH）

重新定義嵌入式系統體驗

各種類型的使用者都越來越習慣 HD 視訊與無線連線功能，嵌入式系統也必須有所改變。但要這麼做，必須選擇能相容傳統設計限制，同時支援進階新功能的處理器架構與支援硬體。第 8 代 Intel Core 處理器可以滿足這些需求，提供新一代繪圖能力所需的效能，以及適合嵌入式系統 TDP 包封的無線連線能力。在接下來的幾個月間，我們可以期待可擴充處理器產品的更多消息，這些處理器將能提供安全性、管理能力，以及其他功能，協助現今的工程師們進一步重新定義嵌入式系統體驗。

運用模組化設計簡化智慧顯示器

Posted on by Pete Berta

智慧顯示器不停進化。過去單純的數位招牌已經轉變成多種複雜的應用，包括數位菜單、導覽服務，以及數位白板等。適應不停改變的市場需求是一項困難的挑戰。您很難猜到自己會不會需要觸控螢幕支援或攝影機輸入之類的新功能，所以要分配合適的處理能力和 I/O 等配置也很困難。再加上客戶想要更順暢、更精密的設計，更加提升了難度。顯示器越來越輕巧，使用小邊框甚至無邊框的螢幕，機體也採用超薄設計。這有助於在各種應用領域中加速導入互動試衣鏡等大型智慧顯示器（圖 1）。

圖 1. 虛擬試衣鏡 (Magic Mirror) 是需要高效能與時尚設計的多種應用之一。（資料來源：Intel 公司）

虛擬試衣鏡和輕巧底座或旋轉顯示器和終端機等應用也促使設計師與系統整合商隨著「輕薄趨勢」而進化，並縮小驅動顯示器的播放器尺寸與厚度。同時，播放器必須擁有可根據顯示器尺寸和解析度調整影像大小的處理能力。此外，因為顯示器整合了更多感應器以偵測與監控環境條件，播放器也必須能夠處理不斷增加的邊緣分析負載。隨著臉部辨識日益普遍，智慧顯示器也需要開始根據使用者或顧客之前的行為模式與喜好，為他們提供客製化體驗。隨著應用程式的效能需求提高，所安裝的播放器也需要據此調整，並維持成本效益。這意味著不需要從頭開始重新設計播放器，而是需要小巧又強大的模組化數位招牌播放器外型規格，這類播放器也必須提供必要的安全勾點以保持客戶資料的機密性。

擁有彈性智慧功能的顯示器模組

為了協助設計師與系統整合商能在現代顯示器的各種需求之間取得平衡，Intel® 開發了 Intel® Smart Display Module (Intel® SDM) 規格。這可實現全新的可擴充多功能設計，享有整合式 Intel 處理器媒體播放器符合成本效益的導入過程與管理能力等優勢。其設計減去了外殼，因此可完全整合至餐旅螢幕與床邊終端機等需要在最小空間內展現最大效能的視覺物聯網應用中。產品有兩種尺寸：Intel® SDM Small (Intel® SDM-S) 為 60 公釐 x 100 公釐，最大厚度為 20 公釐。Intel® SDM Large (Intel® SDM-L) 為 175 公釐 x 100 公釐。已經有一些製造商提供這些模組。舉例來說，Giada 的 SDM-Z8350 就是結合最高 1.92 GHz 的 Intel Atom® 處理器、2 GB 記憶體，以及 32 GB 快閃記憶體的 Intel SDM-S 模組（圖 2 左）。Giada 在他們的 SDM-7300U 產品中將執行速度高達 3.5 GHz 的 Intel® Core™ i5-7300U 處理器，以及最多 32 GB 的記憶體整合至 Intel SDM-L 規格中（圖 2 右）。

圖 2. Giada 的 SDM-Z8350（左）和 SDM-7300U（右）使用了小型與大型版本的全新智慧顯示器標準。（資料來源︰Giada）

Intel® SDM 是 OPS 的必然演進結果

Intel SDM 是 Open Pluggable Specification (OPS) 新一階段的進化，OPS 是由 Intel、NEC 和 Microsoft 所建立，為分散的媒體播放器系統提供標準化。Intel SDM 與 OPS 最明顯的差異便是小巧的外型規格，Intel SDM-S 幾乎只有 OPS 的三分之一大。與 OPS 相同，Intel SDM 提供可進行邊緣分析的高效能處理能力，以及虛擬試衣鏡等互動式功能。同時，此模組也與 OPS 一樣使用 98 針腳的 PCIe 介面接頭，並可選購額外連接埠。支援高速介面與多種處理器，確保可隨著效能需求提高而擴充。在 Giada 的範例中，兩種實作成果都具有標準的 Intel SDM I/O，結合 1 個 HDMI 連接埠（適用於 4K 顯示器）、1 個 DisplayPort、1 個 USB 3.0 連接埠，以及一個 COM 連接埠。SDM-Z8350 具有內建 Wi-Fi 與藍牙，SDM-7300U 則需要透過 M.2 連接埠安裝無線模組以支援 Wi-Fi 和藍牙。

價值鏈體系是智慧顯示器成功的關鍵

在許多情況下，智慧顯示器有時需要為 IT 網路提供介面，並接受其管理。這需要兩種物件：Windows 或 Linux 堆疊，以及可靠的安全勾點。Intel SDM 模組不僅兩者兼具，還具有 Intel® vPro™ 技術，可簡化多顯示器管理。雖然還是有 WebOS 或 Xibo 等 Windows 和 Linux 的替代方案可以選擇，但支援 Windows 和 Linux 的數位招牌擁有豐富的軟體與企業服務價值鏈體系，在擴充性、可靠性及安全性佈建上擁有無可比擬的優勢。

 智慧、時尚、簡單

可以確信的是，各種應用與新功能將會持續加速智慧顯示器的部署，有一份研究指出整體市場從 2016 年的 196.1 億成長到了 328.4 億。這些數字的計算內容包括數位招牌、資訊站、菜單看板、告示牌、投影機，佈告板等產品，以及隨同的軟硬體和服務。這預告了具有動態顯示內容的智慧時尚顯示器的前景一片光明，但它們需要由同樣先進的可擴充、靈活彈性且擁有智慧功能的模組驅動，才能妥善發揮潛力。

微型服務將舊式資產連線至工業物聯網

Posted on by Pete Berta

若缺少連線能力，工廠 4.0 的進度將會陷入停頓。但世上有 92% 的機器尚未連線。這個問題的原因，就是因為大量的舊式資產本來就並非設計為要連上網際網路。讓舊式設備連上網路是很重要的步驟。這是製造商改善老舊設備效率的唯一方法，也是最佳化整體運作的必要條件。換言之，無法掌握所有資產的可見度與控制性，製造商便無法最佳化企業整體。由未連線資產導致的資訊與資料差距，可能會造成無法預測的停機時間、品質控制問題，以及其他導致服務中斷的情形，對營運造成全面的影響。

第一步是連線能力

在理想的情況下，工業物聯網 (IIoT) 能讓所有製造商將意外的資產停機時間縮減到最短、預測進行設備維護的最佳時機，並發現會影響產品品質的製程缺失。然而 ADLINK 美洲區物聯網主管 Daniel Collins 表示，現實與理想有很大的差異。「我們離達成那樣的解決方案還有很長一段路。大部分的客戶還無法遠端監控設備。他們得走到機器旁邊，才能進行目視檢測。因此，能連線至任何物件並將資料串流至任何位置的能力，就是現代物聯網中最強大的部分。」Collins 這麼說。因為舊式資產是為了單一、獨立的使用情況所設計，導致了老舊設備在連線能力方面的最大問題。大部分製造設備的設計都只能進行本地通訊，且僅能與同廠商的其他系統通訊。「在現今的開發中世界，已部署的資產具有長效生命週期，但卻沒有建構可與雲端溝通的功能」，Collins 如此表示。在封閉的系統環境中，要將資料擷取至工業物聯網的網際網路中是非常困難的。為了解決這樣的落差，製造商需要能將專用資料翻譯為共用語言的系統。但採用標準化的連線能力僅僅是第一個步驟。接下來的問題是該如何處理這些資料。應該在空間有限的廠房內由資產端處理（即邊緣），還是在雲端處理？成本、回應速度和安全性都會影響到這個問題的答案。

今日的解決方案在未來會有所不同

為了回答這些問題，我們需要瞭解資產、邊緣，以及雲端的可用頻寬與處理能力。而更進一步，也必須考慮關於資料安全和資產管理的問題。考慮貼近來源處理資料的優點。透過這種方法，僅有緊急警報等重要資料會傳送至上層監控系統。除了其他優點以外，這也能縮短資料處理的時間，同時減少網路的頻寬問題。製造商亦必須找出一種方法，調解廠房與資料中心之間截然不同的差異。誰該負責維護工業物聯網的網路？IT 人員或工廠操作人員？即使解決了這些問題也不能保證未來能一帆風順，因為情況將會隨著時間改變。不斷變動的市場需求、新型態的自動化，以及其他製程改變，都會需要調整原有的解決方案。我們該如何打造一個可擴充的彈性系統，不會將製造商鎖死在初始決策中，反而能保證擁有可供成長與調適的空間？我們需要的是一個可從資產延伸到邊緣和雲端的可擴充安全端對端平台。ADLINK 與 Intel® 攜手合作，提供可以滿足這個需求的端對端解決方案。

三管齊下的方法

ADLINK 的 Vortex Edge 解決方案提供能立即部署的端對端解決方案，即使是舊式資產也毫不遺漏。根據 Collins 的說法，Vortex Edge 使用三管齊下的方法：

  • 連接 – 以微型服務為基礎的平台幾乎能連接任何資產。如此即可連接先前無法連接的系統以擷取並產生資料。
  • 串流 – 連接資產後，現在能為任何內部 IT 或 OT 系統、協力廠商、任何雲端平台，甚至其他資產提供即時資料。
  • 控制 – 平台提供回饋與控制功能，例如端點監視、裝置管理、分析與更多功能，因此能依據需求來更新和保護所連接的資產。

終極目標是將多種不同的物件連線至共用平台，好讓所有其他可提供物聯網洞見的合作夥伴和廠商使用（見圖 1）。

圖 1. Vortex Edge 是連線所有工廠資產的偉大願景之中的一部分。（資料來源︰ADLINK）

 對此策略來說，Intel 的合作關係極為重要，因為該公司負責提供連線工廠內多種資產類型所需的可擴充效能與標準化技術。Intel® 技術非常適合用在微型服務方法，為製造商提供一種方式來彌補專用工廠系統與開放 IT 環境之間的差異。這些微型服務可大幅簡化運作設備（例如轉動中的機器）、邊緣運算硬體（例如工廠內的伺服器），以及企業應用（可能以任何一種雲端服務託管）中的資料共用。一旦資料可供使用，便能由任何邊緣或客戶選擇的雲端式分析服務進行處理，最後為製造商提供完整的營運控制權。

現場應用

Vortex Edge 解決方案的價值在最近的一次緊急應變情況中受到眾人注目：有將近 900 台的柴油發電機分散在受到颶風肆虐的區域內。維護發電機的公司沒有關於這些發電機狀態的任何資訊，只能派出隊伍去目視檢查每一台發電機。颶風造成的損害加上嚴苛的地形，使得造訪兩英里外的發電機需要花費長達一個小時。此外，隊伍受到地面限制，使 900 台發電機的目視檢查時間減少到每天只有 15 分鐘。在其他時間內，公司完全無法獲得關於各台發電機的情況資訊。他們無從得知發電機是否故障、是否燃料用盡，或是甚至已經冒出火花，這樣持續不斷發生的問題可能會為已經受創的社群帶來更大的風險。導入 Vortex Edge 解決方案，該維護公司便可連線至發電機控制系統，並將所有資料點與警報串流回總部，以便隨時遠端監控所有資產。此外，所有資料皆會串流至雲端解決方案，使用儀表板協助最佳化管線配置，進而最小化燃料消耗量。

一切都從連線開始

雖然理想的工業物聯網世界尚未實現，我們現在還是可以為所有資產與資料賦予完整的連線能力。第一步就是讓舊式資產連上線。使用像 Vortex Edge 這種以微型服務為基礎的方法，便能輕鬆簡單地完成第一步。

無縫整合遠端資產監控

Posted on by Pete Berta

從發電廠、石油鑽井平台到製造業的設備管理員都意識到需要部署線上資產維護策略來加速分析、改善資產健全狀況，以及簡化作業流程。但他們全都面臨了開發可靠的全方位線上監控和維護解決方案的難題。這些難題包括擷取優質的高品質資料、其安全管理，以及將該解決方案順暢地整合至已安裝的基礎架構中，而不會影響系統效能。即使某個解決方案經過證實可在一種應用中發揮作用，許多設備管理員仍抱持懷疑態度。根據 National Instruments 監控解決方案首席行銷經理 Brett Burger 的看法，部分原因是已發佈的個案研究中展現出商業價值的太少了。Burger 指出：「即使有像 [case studies] 這樣的案例，但大家總是認為每個企業都有其獨特之處。」

雖然有著各種疑慮，維護管理員也瞭解由於設備故障造成計劃外的停機可能帶來數百萬美元損失的風險。面對資源變少、設備老化，以及勞動力和技能的落差，這種風險只會越來越多。此外，隨著資產數目的擴增，效率不彰的情形也越發嚴重，尤其是當技術人員必須為數目越來越多且分散得越來越遠的資產進行手動測量時，更是如此。根據 NI 的研究指出，技術人員有 80% 的時間都是花在收集資料上，而只有 20% 的時間可用於進行分析。而隨著資產數目的增加，這些數字也變得越來越糟。因此，許多工廠管理者認識到他們需要考慮採用目前可用的技術來進行線上狀態監控和維護。Burger 說：「最好這樣做，避免發生故障，搞得眾所皆知，而且要是發生了 5000 萬美元的災難，最終還是得這樣做。」

Burger 指出，能夠使用即時線上資產狀態監控結合先進的資料分析來視需要規劃和排定維護時程也比較好。如此一來，企業便可以根據其工業營運資料採取行動來改善其生產資產的健全狀況。

正確的資料加上開放存取是監控的關鍵

解決資產健全狀況即時監控的問題是 National Instruments 選擇將其經驗集中在電腦輔助測量之處。其解決方案是 NI InsightCM Enterprise，這是一套軟硬體的組合，可供開放存取經預先篩選、具有診斷品質且以波形為中心的資料（圖 1）。

圖 1. InsightCM Enterprise 使用可靈活地管理 OT 至 IT 資料流的專屬軟硬體和管理方法，在邊緣擷取和提供具有診斷品質且以波形為中心的資料。（資料來源：National Instruments）

NI 的方法很有趣，因為它並未試圖採用「端對端」的方式，而是將感應器的設計留給感應器專家，並將分析和儀表板呈現的開發留給那些領域的專家。它橫跨了 IT 和廠房作業技術 (OT)，著重於從多個感應器取得診斷級的波形資料。然後它會使用開放檔案格式儲存資料，以便第三方軟體可以輕鬆進行存取，讓 InsightCM 可以整合至任何已安裝的系統中。由於採用先進的處理功能，因此 InsightCM 讓重要資訊在往上游傳送之前，即先在邊緣經過資料過濾和篩選。Burger 表示：「重點是我們提供完整的原始資料存取。」 「此外，廣泛的感應器連線選項可協助企業將 InsightCM 整合至其現有的工作流程中，而不是將全新的工具引入需要訓練和專業知識的整個組織中。」

InsightCM 的獨到之處來自於執行 LabVIEW 的 CompactRIO cRIO-9037 堅固耐用的邊緣節點資料擷取和智慧型嵌入式處理系統（圖 2）。這是一個搭載執行速度為 1.33 GHz 的 Intel Atom® 處理器 E3825 的模組化 8 插槽可擴充系統。資產感應器連接到 cRIO-9037 感應器輸入模組，然後將感應器輸入轉換為數位資料。

圖 2. cRIO-9037 可對多個波形資料流進行擷取和邊緣分析，以提供診斷級資料讓上游進行進一步分析。（資料來源：National Instruments）

感應器輸入模組有很高的穩定性和耐用性，因此能夠擷取具有診斷品質的波形資料。雖然這是重要的第一步，但並非所有資料都有用。為了避免傳輸和儲存不必要的資料，Atom 處理器用於在邊緣應用智慧和分析功能。利用 InsightCM 軟體，該處理器可以全天候分析資料，以查找預設的觸發因素。如果符合其中一項觸發因素，便會將資料記錄傳送至伺服器，並在需要進行後續追蹤時加上標記。使用單一 Intel Atom 處理器 E3825 便可以為所有感應器輸入模組完成這項工作。雖然許多單點解決方案都可以擷取、處理和儲存資料，但它們通常會使用專有的檔案格式來進行那些工作，因此很難與其他軟體（例如分析和資料呈現工具）搭配使用。NI 透過使用其開放存取技術資料管理解決方案 (TDMS) 檔案格式在 InsightCM 中解決了這個問題。採用 TDMS，資料就不一定需要仰賴 NI 的技術。必要時，可將其以原始形式匯出至 Excel、預先存在的直方圖，或上游的新的分析或模式識別軟體。這是可讓 InsightCM 與現有和未來工作流程輕鬆整合的關鍵因素。然後 InsightCM 擷取和篩選的資料便可以輕鬆地上傳至上游，以供資料分析和先進的模式識別軟體進行處理。

安全性可確保監控作業符合 IT 的需求

對於企業中允許傳送至上游以進行分析的任何資料，IT 部門都必須確保資料和連線均安全無虞。因此，InsightCM 的一般安裝程序位於較以企業/業務為中心的 IT 網路上，而不是控制網路上。在某些情況下，將會針對廠房地點的維護資料建立獨立的網路。Burger 補充說道：「這種資料隔離雖然仍處於 IT 的安全控制之下，但為維護用網路資產和控制用網路資產之間提供了一個分隔層。與 NI InsightCM 搭配使用的 NI 監控裝置無法輸出至或控制它們所連接的資產，進一步將其與重要的控制或保護型網路資產區隔開來。」NI 採用安全的遠端密碼 (SRP) 進行資產監控系統和 InsightCM 之間的驗證。從使用者的觀點來看，用戶端瀏覽器和 InsightCM 之間的活動可以使用 SSL 加密來進一步保護。此外，存取也是以角色為基礎，因此 IT 可以限制資格不符的使用者存取某些功能。可靠的安全性，以及整合的簡易性和診斷級資料的可用性，大幅簡化了移轉至線上監控的工作。未來 I/O 功能的可擴充性和新增等挑戰也已克服，因此利用高品質資料進行監控以實現預測性維護可能很快就能實現。Burger 指出：「從技術的觀點來看，我認為我們將會在預測性維護方面看到許多的創新，其中來自軟體智慧的深入分析將會增加，而訓練軟體/模型所需的歷史資料和領域經驗則會減少。」

雖然新的方法仍會受到懷疑，但 NI 有一個有趣的個案研究：美國最大的電力公司 Duke Energy 曾試圖藉由日常的遠端資料收集和監控來取代其每個月的手動資料收集工作。透過導入 InsightCM Enterprise，Duke 將 10,000 個資產與超過 30,000 個感應器連接在一起，因此能夠大規模收集、分析和管理感應器資料，從而實現更強大的分析，並節省了 3100 萬美元的成本。

虛擬助理讓招牌更引人入勝

Posted on by Pete Berta

現在消費型裝置已廣泛運用無線連線能力、有如身歷其境的影像和虛擬助理，使得實體店面的零售商必須適應這樣的狀況，才能跟上數位競爭的腳步。但是要在智慧零售和數位招牌平台上整合這一整套技術，就物料清單、空間和時間而言，會是工程團隊的艱鉅任務。對於預算吃緊且有上市截止時間的零售系統開發商而言，幸好有第 8 代 Intel® Core™ 處理器（前身是 Coffee Lake）以原生方式提供他們需要的許多功能。其中包括在整合式雙晶片解決方案中提供進階的視訊與繪圖功能、高速無線連線能力以及語音辨識處理。以此為基礎，智慧零售工程師可以研發互動式系統，增加客戶參與度、吸引買家駐留，並促成他們在店內消費。

數位招牌需求日增

數位招牌平台已成為實體零售商對抗線上購物之猛烈攻勢不可或缺的一部份，而且資料顯示這種方法有效。根據文章《3 Digital Signage Resolutions for 2018》所彙集的統計顯示，數位招牌系統所吸引的觀看人次比靜態招牌更多 400%，消費者對於廣告回憶率達到 83%，店內人流增加了 32.8%，客戶消費金額則增加了 29.5%。但是為了維持或改善這些成功率，數位招牌平台必須隨著消費者在裝置上體驗到的技術一起進步。至少，要能夠提供 4K 超高畫質視訊，這是第 8 代 Intel Core 處理器肯定提供的功能。第 8 代 Intel Core 處理器可擴充系列提供二至六核心，可應付高需求的影像與視訊工作負載，還能在最多三台 UHD 顯示器上實現高動態範圍與 Rec.2020（寬廣色域）解析度。使用四種整合式最佳化技術，採用熱設計功耗介於 35 瓦至 45 瓦之間的封裝，才能實現上述功能。這些技術就是 Intel® 超執行緒技術、Intel® UHD Graphics 630、Intel® 高速影像同步轉檔技術以及 Intel® HD 清晰影像技術：

  • 第 8 代 Intel Core 處理器的 Intel® 超執行緒技術在每個實體核心上提供兩條執行緒，可以更快且更有效地完成影像處理和動畫繪圖這類多執行緒的應用程式。
  • Intel® UHD Graphics 630 是整合式 1.1 GHz 顯示處理器，含有 24 個執行單元，除了支援 4K x 2K 解析度以外，還為 MPEG-2、MPEG-4、JPEG/MJPEG、HEVC、VC-1、VP8 和 VP9 等視訊編解碼器提供硬體加速功能。
  • Intel® 高速影像同步轉檔技術 藉由 Intel® UHD Graphics 630 引擎得以實現，它提供專用的固定函式進行影像轉碼，可快速完成視訊轉檔。其中包括 10 位元 HEVC 工作負載的編碼與解碼以及 8 位元和 10 位元 VP9 工作負載的解碼。
  • Intel® HD 清晰影像技術也是透過 UHD Graphics 630 實現的技術，提供各種影像解碼與後製技術，以利改善影片播放和圖像品質。

此外，Intel® Thermal Velocity Boost (Intel® TVB) 是第 8 代 Intel Core 處理器的新功能，會延伸 Intel® 渦輪加速技術以利定期提升 CPU 效能。有些應用程式例如串流視訊，它的工作負載需求可能達到尖峰，Intel® TVB 可以把一個六核心 Intel® Core™ i7 處理器的時脈頻率額外提高 200 MHz，若未到達特定的功率和溫度限值的話。Intel® 渦輪加速技術結合 Intel® TVB 可以把基礎頻率 2.6 GHz 加速至最高 4.3 GHz，讓處理器可以為觀看數位招牌的消費者提供齊一的體驗（圖 1）。

圖 1. Intel® Thermal Velocity Boost (Intel® TVB) 增強 Intel® 渦輪加速技術以便必要時利用適當時機額外提高 200 MHz 時脈速度。（資料來源：Intel 公司）

客戶與虛擬零售助理連結

除了提供有如身歷其境又引人入勝的影片體驗以外，零售商也必須配合消費者想要永遠與網際網路保持連接的願望。在數位招牌平台上提供順暢的連線體驗是吸引客戶駐留的重要元素，因為客戶可藉此查看關於某家商店及其產品的更多資訊或是按需求取得令人愛不釋手的應用程式。第 8 代處理器的輔助晶片可以解決這個需求。Intel Core 處理器的輔助晶片和其他晶片過去一直是某種被動式實體 I/O 橋接器，但是從第 8 代 Intel Core 處理器所搭載的新 300 系列晶片組（之前稱為 Cannon Point）開始便改變了這個情況。對於永遠保持連線的消費者而言，新晶片組上所整合的最重要功能就是 Intel® Wireless-AC 2×2 160 MHz。這是採用 IEEE 802.11ac 標準的 Wi-Fi 之晶片內建媒體存取控制層，速率高達每秒 1,733 Mbits。速度比 Gigabit 乙太網路連線更快，這樣的速率足以進行流暢的串流、反應式互動功能以及快速下載高畫質影片，吸引數位招牌的使用者參與（圖 2）。

圖 2. 新 Intel® 300 系列晶片組上內建 Intel® Wireless-AC 2×2 160 MHz 技術，無線連線速度更快，高達每秒 1,733 Mbits。（資料來源：Intel 公司）

可以利用高速無線連線能力的零售應用之一，便是與雲端型虛擬助理進行通訊。這是近年來消費型裝置上大受歡迎的另一項技術，但是所使用的主機平台必須能夠處理語音命令。為此 300 系列晶片組也整合了 Intel® Smart Sound Technology，這是專供音訊、語音和言語辨識使用的內建型音訊數位訊號處理器。把這個專用的 IP 模塊裝設在平台控制器中樞而不是裝在處理器上，開發人員便能設計出允許消費者與虛擬助理互動但是不必犧牲視訊或繪圖效能的系統。為了增強效率，Intel® Smart Sound Technology 倚賴另一項稱為 Intel® Ready Mode Technology 的技術。這與傳統的睡眠模式相似，不過它允許語音辨識應用程式保持「永遠開啟」的狀態，但不會讓整個系統耗費大量電力。

Intel® Open Pluggable Specification：插上即可用

智慧型零售工程師和經營者若要善加利用現今這些功能，嵌入式系統 OEM 正推出搭載第 8 代 Core™ 處理器和 300 系列晶片組的平台。例如由 Axiomtek 推出的 OPS500-520-H，是一套符合 Intel® Open Pluggable Specification (Intel® OPS) 標準的系統，它搭載第 8 代 Intel® Core™ i3 處理器、Intel® Core™ i5 處理器或 Intel® Core™ i7 處理器以及 64 位元 Windows 10 作業系統（圖 3）。它包含最多 32 GB DDR4-2400 SO-DIMM 記憶體和 DisplayPort、HDMI、USB 2.0、USB 3.1 Type A、10/100/1000 Mbit/s 乙太網路以及許許多多其他介面。因此，它可以馬上置入現有的數位招牌設備中。

圖 3.  Axiomtek OPS500-520-H 是一套符合 Intel® Open Pluggable Specification (Intel® OPS) 標準的數位招牌系統，具備多種 I/O，可在現有的智慧零售系統中迅速完成部署。（資料來源：Axiomtek）

利用消費者信賴的技術提高他們的信心與參與度

對實體店面零售商而言，在消費者所在之處滿足需求不但是指物理上距離接近，現在更意味著讓消費者可以用舒適又熟悉的方法接觸各式產品。現在，透過讓人身歷其境的影片和圖像、高速網際網路連線能力以及與虛擬助理互動的能力，就能實現上述目標。第 8 代 Intel Core 處理器與 300 系列晶片組提供這些功能，而且提供功耗敏感式的封裝，可滿足現代化數位招牌系統的需求。現在可以透過符合 Intel ® OPS 標準的現成系統進行部署，智慧零售一定會變得更加聰明。

本質安全：關鍵產業 4.0 適用的平板電腦

Posted on by Pete Berta

數位轉型已經進入關鍵產業，現在技術人員可以在現場使用平板電腦有效擷取和分享操作資料。雖然這是在已開發區域設施上引進物聯網功能的重要一步，它卻需要設計和使用超級堅固、本質安全且受到高度保護的平板電腦。平板電腦的設計師只要遵循已確立的國際標準，便可以透過進階封裝、系統設計和散熱管理的技巧到達指定的安全等級。此外，設計師和使用者只要使用合適的第三方網路安全軟體來輔助硬體本身的安全功能，一定能設計出享有極高保護的平板電腦。將本質安全與高度保護結合起來後，確保專供關鍵產業使用的平板電腦可以保護敏感設備、資訊和人類操作員。

規範關鍵產業的爆破性環境

石油與天然氣、採礦、化學產業和工業自動化等應用通常在危險條件下運作。因為可能爆炸的環境中存在危險，所以工人必須採取嚴格的安全措施和標準作業程式，在相似環境中的電氣系統也有類似要求。為了協助達成並確保所同意的安全等級，各項標準均有完善的說明文件。歐盟的 ATEX 指令和國際電工委員會防爆 (IECEx) 標準，加上北美洲的 UL 913，結合了危險區域、等級和級別來定義不同類型的爆炸性環境以及其中可能的危險條件（表 1）。

表 1. 歐洲 ATEX 指令與國際電工委員會防爆 (IECEx) 標準以及北美洲的 UL 913 標準定義了各類型的爆炸性環境以及出現危險條件的可能性。（資料來源：E2S）

位在這些區域的電子裝置必須符合特定設計準則，才能獲得相關機構的認證。在 IEC 60079 系列標準中包含許多這類準則的概述，包括防爆外殼、加壓、包覆、粉末填充、防止油浸的措施以及整體本質安全的設計（圖 1）。在爆炸危險地點，這些所有準則將能盡量減少系統中熱能集中的情況，避免著火燃燒。

圖 1. 電子裝置必須符合特定設計準則才能獲得 ATEX/IECEx 或 UL 的認證並可在爆炸性環境中使用。以下是特定區域必要的 ATEX 防護。（資料來源：Marechal Electric）

因為認證的嚴格要求，這些環境無法利用許多現代化技術，包括無線連線能力、先進的處理器和電池。結果，關鍵產業大多無法享受物聯網帶來的優勢，例如提高效率、減少停機時間和降低營運成本。但是，現在的本質安全工業平板電腦是為了安全並穩妥地連接關鍵產業的機械、資料和人員而研發的。這些平板電腦允許關鍵產業經營者將重要的原有設備與業務系統整合，不需要改造或替換。

本質安全平板電腦促成產業數位轉型

為了讓關鍵產業的勞動力和系統資料均行動化，甚至在爆炸危險環境中亦然，Aegex Technologies, LLC 推出 Aegex10 Intrinsically Safe Tablet（圖 2）。Aegex10 符合 ATEX/IECEx Zone 1 和 UL 913 Class 1、2、3/Division 1 標準的要求，通過認證可在天然氣、灰塵或碎片經常存在的地點使用。

圖 2. Aegex10 Intrinsically Safe Tablet 通過認證可在 ATEX/IECEx Zone 1 環境中使用，而且符合 UL 913 Class 1、2 和 3/Division 1 的要求。（資料來源：Aegex Technologies, LLC）

Aegex10 具備 10.1 吋電容式觸控螢幕搭配 1920 x 1200 寬螢幕超延展圖形陣列 (WUXGA) 解析度。戴手套或使用觸控筆時也可使用觸控螢幕。平板電腦適合在介於 -10ºC 至 +50ºC 之間的溫度範圍內使用，而且符合 IP-65 的防塵防水標準。雖然這些規格與市面上許多其他平板電腦相似，Aegex 工程師在主機板上導入了若干散熱管理的設計，協助裝置到達 ATEX、IECEx 和 UL 認證的要求。首先是挑選四核心 Intel Atom® 處理器，運行最快達 2.39 GHz，但是可以降速到 1.8 GHz。這樣的頻率升降，加上系統單晶片 22 奈米製程技術，會減少熱能集中的現象，避免引發爆炸。其他系統元件的設定也以盡量減少累積熱能以及精準控制電路的溫度和能源等級為目標。該平板電腦含有雙機容錯功能，任何兩個同時執行的系統發生故障時都不會造成燃燒，而且也通過了掉落測試。Aegex10 平板電腦本質安全的設計是一套先進的連線能力、軟體與安全套裝方案，對關鍵產業經營者而言是與眾不同的產品。論及無線，Aegex10 支援 4G LTE、雙頻 802.11a/b/g/n/ac Wi-Fi、低功耗 Bluetooth (BLE) 與近場通訊 (NFC)，以及用於定位的 GPS/GLONASS。亦提供乙太網路、USB 2.0（標準尺寸）、USB 3.0、HDMI 及 microSDXC 連接埠，方便現場技術人員可以與現場的相容設備連接。Aegex10 平板電腦執行 Windows 10 作業系統，開箱即可用，裝置可與許多組織內部的 IT 系統無縫同步。這些裝置也具備 FHOOSH High-Speed Cybersecurity 軟體，從敏感資料被擷取直至傳遞到其他端點或雲端的整個過程均有保護。FHOOSH 軟體會把資料切割成小片段，除去關聯性，然後進行符合 FIPS 140-2 標準的 AES-256 加密，藉此提供全程的資料防護（圖 3）。

圖 3.  FHOOSH High-Speed Cybersecurity 軟體把敏感資料切分、除去關聯性並加密，然後再傳播到其他端點或雲端。（資料來源：FHOOSH, Inc.）

這個架構可讓 Aegex10 平板電腦所擷取的任何資料永遠保持被保護的狀態，除去可能的弱點並且為關鍵產業經營者提供兩項額外的好處：

  • 合規 — 在網路上傳輸資料不會發生任何額外的合規或稽核要求，因為它一定經過加密。為了遵循各項標準，例如美國國家標準與技術研究院的網路安全框架、IEC-62443、ISO 27001、北美電力可靠性公司的重要基礎設施保護 (CIP) 等所需的成本和時間因此減少了。
  • 速度 —在網路上傳輸資料速度更快，因為封包被切割成小片而且已經加密。根據 FHOOSH，大型和敏感資料庫的傳送速度比平均高出 8 倍。該軟體也可以執行安全、低延遲即時視訊串流一類應用程式。

在矽晶片等級，Intel Atom 處理器也整合了一系列以 McAfee 產品為基礎的安全功能。例如，透過 McAfee Deep Defender 執行安全開機可從啟動時便驗證 Aegex10 平板電腦的完整性，而透過 McAfee Embedded Control 的白名單功能則可防止裝置執行任何未經授權的軟體。

邁向關鍵產業 4.0

至今，在危險環境中的設備已成為「物聯網邊緣」的典範。這些系統不但人類操作員難以接近，安全要求也經常導致他們與科技無緣。因為有了 Aegex 和 FHOOSH Software 一類軟體公司提供更精良的安全與防護功能，現在我們才能從這些系統上擷取重要資訊並與整個組織共享。現場技術人員在維修機械時，可以即時分享相片或影片，或存取資料表、教學或建議。這是關鍵產業往工業 4.0 邁進的第一步，而且是用安全穩妥的方式。

智慧停車如何促成城市轉型

Posted on by Pete Berta

在城市裡，在街道上以及公共停車場停車均是一位難求，我們深知其苦；不斷開車兜圈既浪費汽油又造成污染問題。對城市交通運輸管理者以及私人停車場而言，要管理停車、收取費用和維護設備，工作難度亦倍增。智慧停車解決方案可以把路邊和街道以外停車情況連接到物聯網，藉此解決這個問題。這些解決方案給各個城市和交通服務單位提供他們所需的資料和技術以利改善營運和降低成本，同時還能讓駕駛人享受更簡單的停車方式。

駕駛人與城市的需求ー縮短停車時間

智慧型運輸系統解決方案的領導供應商 Acer ITS 的資深技術總監 Joe Wang 指出：「在台北市，駕駛人花 20 至 30 分鐘在市中心尋找停車位。」

駕駛人在最終目的地附近尋找有空位的停車場時，他們的車輛排氣造成污染還會阻塞交通。王先生指出，解決塞車問題和減少污染是市政府最關切的事。為了克服這些挑戰，Acer ITS 建立了智慧停車與交通電子票證解決方案。城市可利用這個平台優化路邊停車情況，與街道以外的停車場管理方協調合作，並協助駕駛人找到附近的停車位。而且，這個平台上的資料具有廣泛的用途。比如，某個停車場的資料可以與附近的店家共享，提供電子優惠券至這些零售商處兌換（圖 1）。

圖 1. Acer ITS 智慧停車解決方案把駕駛人、停車與智慧應用程式連接在一起。該公司提供可以感測到停車位有人使用的智慧路邊停車計費器（圖 2），並把他們的解決方案與停車計費器和停車場營運商的資料連接起來，知道城市各處哪裡有停車位。

圖 2. Acer ITS 的智慧停車計費器與智慧停車解決方案免除了收費與停車執法的多項營運成本。他們的行動應用程式接著把駕駛人連結到最接近的停車位，提供內建的導航功能協助駕駛人快速找到停車位並停好車子，然後使用信用卡支付停車費。他們的行動應用程式已有 1500 萬的下載人次且在台灣每月有 300,000 位使用者。據 Acer ITS 指出，在台灣約有 20% 的駕駛人使用他們的應用程式迅速找到停車位。

降低停車票證的真正成本

市政府為了強制執行路邊停車規定而花費極大的開支。據加州洛杉磯市主計處指出，該市在 2015 至 2016 年收取了 1 億 4790 萬美元的違停罰款並花費 1 億 620 萬美元強制執行停車規定。Acer ITS 智慧停車計費器感應車子是否存在，擷取車輛的車牌 ID，然後向車主收取停車費或罰款，全部自動執行，不需要強制執行。車牌抄寫錯誤這類的人為錯誤便不會再發生。「我們在台北和台南的智慧停車計費解決方案試行專案中發現最令人驚喜的一點，」王先生表示：「就是該城市可以收取短短五分鐘的停車費。以往交通執法人員僅可向停車 30 分鐘以上的駕駛人收取費用和罰款。」

Acer ITS 預估，透過更準確收取更多停車費收入以及違停罰款，各個城市的收入可以提高多達 60%。所以城市可以獲得更多收入並用作營運經費，而執行人員則可以專心處理其他案件而不是管理停車。

改善停車場營運

停車場有截然不同的難題。營運商本身已經具備票證與停車位監視系統。Acer ITS 連接停車場營運商的伺服器、收集相關的停車資料，並把資料送入行動應用程式，協助駕駛人找到附近的停車位。但是，因為停車場營運商使用多種不同的軟體解決方案而且資料庫有獨特性，這並不是容易解決的任務。它必須經過非常多資料工程。但是一旦建立連結，智慧情報中隱藏的資料會賦予我們更多能力，不只是追蹤可用的停車位而已。「我們可以協助營運商分析資料，提高營運效率、增加使用其停車場的車流量，並可能改善收入。」王先生說道。例如，詳細分析可能指出採用滑動的收費方式來改善車流量和增加收入，在特定時間降低收費來增加流量，並在尖峰時間提高收費來增加收入。

建置智慧城市需要時間

建置智慧停車解決方案是一項長期投資。一旦裝設完成，計費器必須能穩定營運很多年。「Acer 作為 Intel 合作夥伴已有數十年時間。」王先生指出。「Intel 品牌以效能可靠著稱，而且他們提供各種技術，滿足智慧計費設計與後端伺服器由始至終的需求。」

根據 Acer ITS 的 Intel 代表 David Hu 指出，Intel 致力於研發物聯網和利用智慧型運輸系統發展智慧城市。「當城市管理者物色解決方案例如 ITS 時，我們會向他們引薦我們的合作夥伴，如 Acer ITS。我們與價值鏈體系解決方案提供者密切合作，協助他們研發產品並最佳化然後提供給客戶。而且我們支援他們向客戶推廣產品，協助他們的解決方案實現物聯網和智慧型運輸系統的承諾。

對智慧城市與駕駛人的承諾

王先生最後總結：「解決停車問題時面臨許多技術挑戰。但是總歸而言，我們的目標是協助市政府減少道路壅塞和強制執行的成本，同時增加收入；協助停車場營運商的車流量營運；以及加速並簡化駕駛人尋找停車位和付費的程序。」