【劉建志談 IOT】物聯網不只是把手機變成遙控器,那樣只是「誤聯網」

前面一篇文章《 為什麼物聯網殺聲震天,至今卻仍未成氣候?》簡單說明了物聯網產業的特性與幾個重要的發展因素,相信很多人讀了以後對於裡面層出不窮的名詞感到混淆。以下將就一個物聯網應用方案(IoT solution)包含的成員與功能架構簡單說明。

按照 Industrial Internet Consortium(IIC)提出的 Industrial Internet Reference Architecture(IIRA)的定義,一個 IoT solution 可以分成三個層次:最接近受控硬體的裝置層(edge tier)、串連裝置層與企業層的平台層(platform tier)、企業層(enterprise tier)。

  • 裝置層

Edge tier 顧名思義就是各種的裝置(device),也就是感測器(sensor),以及通訊架構上提高效率或降低溝通困難度所需的閘道器(Gateway)或通訊模組。

Device 可以裝設在任何需要被感測、控制的設備上,舉例來說裝設在工具機等機密機械上,目的即在於收集精密機械的某些數據,例如震動、電流等;這些智慧化的精密機械在同一個工廠裡面有目的性的串連後,可能就是為了組成更有效率生產線的智慧工廠(smart factory)。

很多廠商常常有個誤會,總以為在個別設備裝設 sensor 或者再增加一個通訊模組就是智慧化或物聯網化。過去兩年市場上出現了很多的商品,尤其是智慧家庭(smart home)相關商品,只要能連網再配上一個可以在手機上操作的 app,就號稱是物聯網產品。 實際上,對消費者來說,這樣的作法只是把手機變成遙控器,與期待中物聯網改變人類生活的遠景相去甚遠,導致許多人宣稱物聯網是個假議題。

這個誤解產生原因是因為前期投入的廠商忽略了一個觀念,物聯網之所以被稱為「網」,當然是源自所有的「物」都在同一個平台上被管控、甚至相互溝通(也就是所謂的 M2M)。所以最小單位的物聯網系統可能是一個家庭裡面的所有裝置,可以是一個智慧化的工廠,或者是筆者所在的聯盟會員們正在進行的醫療院所、停車場內的解決方案或以整個城市為範疇的智慧城市方案,也可以是以農田為範疇佈下的各式各樣感測器。

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關鍵是這些裝置不是各自獨立,它們必須在特定的邏輯下被組織起來,用來達成特定的目的 。舉例來說,目前亞洲物聯網聯盟會員們正在開發醫療院所的方案,除了病患就診流程改善外,還有蒐集完整醫療數據,繼而提供相關醫療人員參考判斷的目的。從停車場出發的零售業應用方案除了基本的車牌辨識、室內導航外,兼具掌握金流、商圈內商店串連、銷售資料蒐集等功能,下一階段還將利用這些資料進行消費行為分析,其提供最終達成單點商場、甚至擴及多點商場形成商圈的面的涵蓋等目標。

這些目的為何過去很難達成,理由很簡單,以往停車場裝置與金流設備、甚至商場內裝置都由不同廠商使用不同通訊技術或軟體完成,相互之間既不溝通,也不會有資料交換或互下指令的情形。只有當這些裝置都串接在同一個平台上「聽」同一種語言,用同一種格式拋回資料,在同一個資料處理平台儲存、分類、管理,我們才有機會整合這些異質性裝置完成一個更大的任務。

細心的讀者可能會發現一個問題,目前市場上有那麼多的系統整合商(system integration),就算有很多種異質性裝置,還是可以藉由他們去完成整合,這樣難道不是物聯網概念嗎?過去 SI 的做法通常是以專案性質,針對一個又一個的裝置,自己撰寫 proprietary protocol 串連專案所需的設備。這樣的作法不但耗時費工,它串連起來的網路基本上就是一個封閉系統,不具備與其他系統溝通的能力。

按照德國 RAMI 4.0 的遠景規劃, 工業 4.0 的目標之一在於實現由零售端回頭告知物流、最上游製造端的彈性化生產 ,在這樣的概念之下,如果每一個工廠的智慧工廠方案都各自採用不同的 proprietary protocol,試問如何實現所有數據從零售端回溯到製造端的流動與管控。

為了實現「萬物聯網」的夢想,各大物聯網組織紛紛推出各自的通訊協定,例如 Apple 提倡 Homekit,Google 推動 Thread,OIC(目前已經改名為 OCF)則推出 IoTivity,Samsung 根據 IoTivity 又寫了 SmartThings,聯發科也根據 IoTivity 開發 Linkit 晶片,這還不算過去通訊業使用的 TR-069,行動裝置的 OMA DM 等等,有志投入物聯網裝置或應用方案開發的廠商,往往還必須判斷自己開發的方案應該採用哪一種或幾種 protocol 比較有前途。

畢竟廠商投入研發資源開發支持某一種 protocol 的裝置或應用方案後,最怕遇到當年 VHS 與 Beta 爭鋒的場面,一旦勝負分曉後所有配合 Beta 規格開發的錄影帶生產廠商最後都面臨設備養蚊子的窘境。如何解決這個問題,筆者將在下一篇文章中做深入的分析。

  • 平台層

根據 IIRA,平台層(platform tier)包含了兩個不同的功能領域(domain):裝置管理(device management)與資料處理分析(data analytics)。目前台灣市場上大部分看得到的做法都是兩者合一,全部由同一個廠商完成。甚至,更精確的說,台灣廠商大多還沒有平台層的觀念,應用方案的發展廠商通常自己找尋合適的裝置,自己扮演系統整合商的角色,寫程式將所有的裝置串連起來,同時按照規劃邏輯自行收集與分析資料,並自行開發使用介面與儀表板(dashboard)供客戶使用。

這樣的模式接近於傳統的系統整合商模式,能否有效處理異質性裝置間因為所需的通訊協定不同導致的可操作性(interoperability)、能否在同一平台上連接與管理巨量的裝置 [i]、能否專業地設計如天文數字般量級的數據處理分析平台、能否與其他物聯網應用方案採用者溝通、能否以比傳統系統整合商更有效率開發成本更低廉得物聯網應用方案,都是採用這種開發模式的廠商與使用者應該評估的重點。

以筆者觀察 IIC 由許多國際性公司籌組的試驗方案(testbed),仍以各家按照自己的強項分工合作為主流。舉例來說,TCS, Cisco, Siemens, Oracle, Infineon, Tego 共同組成一個團隊,研發 smart supply chain testbed,以參與者的知名度與規模來說,這樣的研發團隊陣容堪稱夢幻,也顯示與其關起門來自己開發一個 IoT solution,各大國際性公司寧可結合各自的強項,按照 IIRA 架構共同開發功能更強大的方案。

畢竟,如果真的如同 IDC 預測,2018 年將有高達 220 億個裝置連網,Cisco 更預測 2020 年將有 500 億個裝置連網,平均每個人擁有 6.58 個連網裝置。屆時有規模的物聯網平台將同時串連數以億計的裝置,如何管理上億個裝置仍能精確不失誤,這個平台上又將同時收集與處理的資料量有多麼龐大可想而知 ,因此就可以想見為何連國際性公司都選擇「集體創作」與分工合作。身在台灣的我們,對於物聯網應用方案開發夥伴的選擇,豈可不慎。

  • 企業層

最上層也是最關鍵的企業層(enterprise tier)則包含兩個不同的功能領域:應用軟體領域(application domain)與商業領域(business domain)。對於市民來說,公車候車亭是否智慧不是重點,只要能夠讓他們在苦苦等候公車 20 分鐘後,同時來了三班公車,他們能夠聰明地選擇三輛公車中有空位的那一部才是重點。在這個例子裡面,候車亭背後的電視面板偵測並顯示每一部公車的空閒座位的功能就是 application,市政府或公車公司在後台監控每部公車行車狀況的軟體就是 business domain software。

對市民來說應用方案的開發者(solution provider)與公車資訊服務提供者(service provider)是否採用具備聯網能力的智慧硬體裝置、運用哪幾種通訊協定根本不是他們關心的角度,所以他們不會因為政府宣佈候車亭導入物聯網而歡呼,他們關注的重點永遠在於這個新導入的應用方案能否帶來原本不曾被滿足的便利。

所以,由有能力發掘各行各業或民生消費中尚未被滿足的需求,並找到功能合適的智慧裝置,串連到性能優異的物聯網平台,開發簡便好用的使用者介面的軟體業者(solution provider),才能提供讓被服務的市民有感覺,政府認同的便民服務。隨著個別 application 或 business domain software 被肯定而正式導入,相關的裝置自然就能順利銷售。

兩岸業者過去兩年曾經競相開發「智慧硬體」,過去幾年創投也轟轟烈烈的投資了許多智慧硬體,這些開發計畫或被投資的新創團隊大多面臨市場需求遲遲沒有出現的窘境。其理由就在於缺乏從需求端著手開發物聯網的 application,並透過這些 application 創造或滿足使用者需求,光是一個「智慧硬體」對於使用者來說與玩具無異,但又比玩具貴了許多。

這也是為何筆者一直強調,台灣如果真的希望在物聯網產業有所斬獲, 如何有計畫的培養各個行業許許多多的 enterprise tier 開發團隊,才是政府應該投入的部分。至於應該在專區集中軟硬體廠商匯聚,減少整體物聯網開發團隊溝通成本,加快方案或智慧裝置開發速度 ,因為已經在前一篇文章中強調,在此不再贅述。

[i] 數位時代 從一場新加坡外交部長演講,看「亞洲矽谷」的另一種解答 文中新加坡外交部長表示 已責成 IDA 在五年內建造一個串連一億個裝置的系統。以各研究機構對未來物聯網裝置數量的預測來看,有能力串連這個數量等級、甚至更大數量裝置的物聯網平台才能真正讓所有的」物」在同一個平台上串連溝通。

(本文經專欄作者劉建志授權刊登,並同意 TechOrange 編寫導讀與修訂標題,原文標題為 〈物聯網生態系概述〉。圖片來源:cortto, CC licensed)

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