曹永誠：讓機台會說話！打造機聯網數據高速公路

將微服務串接數據高速公路提供敏態應用新模式

文：曹永誠

發布時間： 2019-06-12 23:24:00

以工廠機聯網數據為基礎的智慧化應用，是目前正在快速發展且有著各種新商機的新寵兒，但工廠中的傳統穩態系統卻無法提供足夠的彈性，更無法支援未來持續的擴充性。對此，我們建議採用敏態新架構，建置工廠機聯網數據高速公路，持續將新開發的各種智慧元件的微服務串接與應用，以求兼顧現況需求並持續提升新競爭力。

傳統穩態系統的設計就像一棵大樹一樣，從基礎的樹根例如數據蒐集開始，到系統本體的樹幹例如數據串接、處理與儲存，到枝葉例如人機介面或報表等，都是一套套完整的系統在個別運轉。就像一棵棵參天大樹，屹立不搖的支撐著公司的穩定運作。

而大樹與大樹之間，也就是系統與系統之間的整合，就靠著ETL拋轉。因為在穩態系統中，所要處理的問題大多數是確定且單純，因此縱向一貫的架構，可以提供穩定有效率的運作。

積木式架構兼顧彈性與擴充性

但對於需求不斷新增與變化的光速時代，為了因應新商機，這種從根部(數據蒐集)到樹幹(儲存與處理)到枝葉(人機介面或報表)的一體化大樹模式，在應變力與速度很難因應。此時就需要能夠像積木一樣，可以快速製作、隨時新增、並任意堆疊的系統，才能更高速的應對。而積木之所以可以任意堆疊，全是因為積木有標準介面可以介接。

也就是將單一流程的微服務，包裝在個別的智慧軟體元件中，藉由公司預設的標準介面，隨著需求組合出所需的應用功能，以因應快速變化的環境。

以數據高速公路介接機聯網與智慧應用元件

所以我們建議在工廠的機聯網數據中，建置一條數據高速公路，以訊息導向模式，透過一個個事先規劃好的頻道，採XML/JSON等封裝後交換數據。也就是說以這條數據高速公路來串接各機台的機聯網數據，以及各式各樣智慧應用的軟體元件微服務。

對機聯網來說，機台可以被蒐集的數據種類都是已知且確定的。但工廠卻會因應策略、產品與訂單的改變，購置新的機台、改機或增加新的感測器。因此若這些數據是直接串接到系統，難免會讓後續的彈性與擴充性受限。

當我們改以數據高速公路串接時，才能兼顧彈性與未來的擴充性，讓機台的數據蒐集可以分次分批進行，甚至可以因應新的感測器再增加蒐集的數據種類。

智慧應用面也是一樣。對於機聯網數據可以透過大數據與AI提升工廠競爭力，已是常見且大家都認可的事實。但到底能有哪些應用與手法，截至目前為止都還在持續發展中。面對這種急需卻無法定案的需求，以一個個智慧元件當成微服務，串接到這條數據高速公路上以提供應用的模式，應該是目前最可行且最有彈性的架構了。

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也就是說，在新架構模式下，公司不用等到所有的智慧應用都被規劃定案後，才能開始請SI做機聯網蒐集數據，而是可以先就機台所能提供的數據為基礎，盡可能的以最高取樣頻率先開始蒐集數據，並介接到數據高速公路上。以公司所規劃的藍圖與標準，發佈到所規劃的頻道中。而數據科學家、製程或設備工程師，也可以各自依照其專業，取出歷史數據來分析並建立數學模型。

於驗證之後，撰寫成一個個新的智慧元件，以微服務模式掛到數據高速公路上提供應用。倘若掛上後發現有些問題，例如誤判率過高，也可以立刻卸下後更新數學模型。而這卸下更新的進版過程，並不會造成其他系統的衝擊，也不需要其他系統一起搭配變更，避免產生不必要的負擔。

所以透過新架構可以實現智慧閉環 (提升智慧化的閉迴路循環，就像PDCA)，讓整個工廠的智慧化可以持續提升。這好比是武俠小說中的大周天運行，經由持續不斷的快速循環反覆修正，讓競爭力持續提升且越來越快。