硬體平台

客戶的需求日新月異，為了在需求主導的變動市場拔得頭籌，製造商必須迅速變更生產方式、視需求將工作負載轉移至另一個系統，並調整輸出能力，提升產品品質。

在混合環境運作的軟體定義工業平台，結合邊緣、雲端和內部部署基礎結構，所以有助製造商實現靈活性。這些容器化解決方案分離驅動工業功能（可程式化邏輯控制器（PLC）和分散控制系統（DCS））的電腦硬體與執行生產流程的軟體。

「這種方法解決工業營運的眾多問題，」企業開放原始碼軟體解決方案的供應商 Red Hat 工業技術策略師 David Rapini 說明。最大的問題是技術升級。傳統工業系統是獨立專用，所以新技術上市後很難升級，且所費不貲。

「盡快採用新技術可提高產量、加速達成新的生產目標，及大幅改善產品品質。設施愈早引進新技術，就愈早享有新技術帶來的益處，」Rapini 說。

專用系統帶來挑戰

控制器舊時是特定功能專用，所以 PLC 不能隨意改作不同應用程式使用。「即使 PLC 有馬力、頻寬與連線功能，我仍須購買另一部硬體，」Rapini 接著說：「亦即這部硬體只用於特定工作，既增加初始成本，也加重長期持有的負擔。」

整合控制器與其他應用程式、感應器和其他裝置也是一大難題。例如，如果控制工程師要連線廠商的控制器與競爭對手的工業記錄應用程式（壓縮並擷取 OT 系統資料的程式），所需的時間和費用即遠多於使用原始廠商的軟體。於是製造商往往摒除在其他廠商的技術發展外，只能綁定特定廠商和專用的處理序間通訊（IPC）系統。

再者，製造商要面臨網路安全問題。傳統自動化系統是實體隔離或執行中斷連線，但現今的數位世界已非如此。修補這些舊系統並不容易，甚至有些情況可能需要花大錢升級。「不過，軟體定義的方法可以解決這個問題，」Rapini 闡述。

「無需百萬美金的代價即可定期修補，有助您防堵網路安全漏洞，且確保環境符合企業政策，更加安全，」他說。換句話說，製造商可以更加放心，因為逐步與混合式雲端和邊緣環境連線後，系統的網路防護措施會隨時更新。

開放式系統：工業自動化的關鍵

為了因應這些問題，Red Hat 攜手 Intel 與各界夥伴合作提供軟體定義、容器化邊緣平台，實現工業營運現代化。本開放式平台提供靈活的基礎結構（或「管道」），所以 PLC 和 DCS 不再是特定功能專用，而且控制工程師與作業人員可視需求更換軟硬體。

本平台整合工業用 Intel^® Edge Control（Intel^® ECI）與 Red Hat^® Enterprise Linux^®、裝置邊緣、Ansible^® 自動化平台、OpenShift^®，提供即時工廠控制、AI、擴增實境等功能。

這種開放式容器化方法化解獨立專用系統的限制，降低硬體成本、簡化生命週期管理，尤其是讓應用程式相互交流的 IPC。

此外，這個方法解決要命的廠商綁定，提高靈活和機動性。「我們可以在同一部 #硬體上使用 #工業元件執行任何程序，如安全性、動作、獨立控制、程序控制、分析、#AI，」Rapini 說：「您可以移轉平台。這個方法可讓製造商任意挑選最佳的廠商功能，及在需要採用新技術或尋找備用元件時，輕易更換廠商。」

這些變更不必花大錢升級或中斷生產。以煉油廠為例，因為容器化應用程式設計模組化，從生物反應器 1 新增或移動工作負載至生物反應器 2，或從蒸餾器 1 至蒸餾器 2 變得十分容易。

「另外，負載均衡也更容易，包括平衡生產線、減少浪費、確保系統不會低載或超載，並提高效率，」Rapini 說（他在加入 Red Hat 前曾在工業環境服務）。

「我在工業自動化領域時常面臨的重大挑戰是負載均衡。PLC 1 的使用率是 95%，一旁的 PLC 2 是 10%，而第三部機器執行著高速視覺系統，但我無法輕易轉移工作負載。這個容器化解決方案讓負載均衡容易許多。作業達容量上限邊緣時，我可以移動工作負載至有容量的位置，消除系統瓶頸。」

生產靈活不僅有助工業營運，也有助該製造商服務的社群。例如，部分製造商在疫情期間不得不轉換生產產品。比如空氣濾網製造商開始製作口罩。軟體驅動方法會建立更機動靈活的製造環境。 

IT/OT 整合仍持續發展

Rapini 提到工業自動化和 IT/OT 整合的下一步自然是：增加工業程序的靈活性。「如果您十年前與人討論 OT 界的 IT/OT 整合，我們八成會說：『廠房有乙太網路了』，」他說。「至於現在，我們持續看到 OT 領域加深整合的 IT 技術。」

自動化取代大量手動工作，例如連線不同系統或部署 Cisco 交換器。過去編寫 DCS 伺服器程式碼需要用滑鼠點擊至少 700 次。「利用 Red Hat Ansible 自動化，容易出錯、費力的安裝程序即可減少為三分之一，而更重要的是免除系統對系統、站對站的變數，」Rapini 說。

夥伴技術的整合會進一步減少點擊次數。軟體定義的開放式平台方法提供工業作業員專用系統絕對無法提供的靈活和機動性。

轉型不會一夜之間發生。「製程產業是出名的保守，所以進展會很緩慢，」Rapini 說。「但真金不怕火煉，IT/OT 整合為工業技術後會有更多公司採用這項技術。」
 

本文編輯 insight.tech 編輯總監 Georganne Benesch。