摘要
近年來因市場變動快速與人工智慧等新興科技的快速發展,帶動企業對於雲的應用需求大增。在人工智慧、物聯網與區塊鏈等新興科技促進企業數位轉型,開創新商業模式趨勢驅使下,企業趨向採用雲端運算服務,使雲端運算服務市場成長更為顯著。在此趨勢下,企業需能因應業務需求快速變動,而對應快速調整的新世代資訊系統架構,在資訊系統架構需能迅速調整與成本控管的考量下,企業普遍轉向採用雲端服務,藉此提升雲端與資料中心軟體部署的彈性與速度,和輕量級虛擬化的容器技術發展迅速。
對企業來說,面對多家雲端廠商選擇,為了避免綁定其中一家業者而導致服務中斷的風險,許多企業採用多雲架構。且企業在自家的雲端架構上,也偏重採用兼顧運算方便與資料保密的混合雲架構。在不同的架構下,資料的轉移與相容便成為企業的新課題。企業網路在接取與骨幹部分亦都持續朝向無線化發展,提供各種環境的網路傳輸服務;同時,多元且數量多的無線終端,也推升以雲端管理無線裝置的需求,使企業可以更便利管理企業環境中連網裝置,強化企業網路安全。
對雲端廠商而言,由於雲端市場逐漸朝向集中化的寡佔市場發展,AWS、Microsoft、阿里雲、Google、IBM前五名的雲端大廠就佔了七成以上的市佔率。為了擴大自家的生態系以在未來雲端市場中競爭,各大雲端廠紛紛祭出跨雲策略,或以策略合作、提供跨雲服務來爭取跨雲市場。其中諸多雲端與IT大廠如Amazon、Microsoft、Google、IBM、Red Hat、VMware都積極布局容器技術,提供新世代雲端容器叢集管理服務。
另一方面,5G技術特性使得連網裝置數量呈現爆炸性成長,也帶動數據增長速度前所未見,為能全面性、快速、準確地滿足用戶應用需求,邊緣運算應運而生。各方業者從晶片、終端、平台、標準制定等多方面促使邊緣運算邁向AI化、開放化、可相互操作化,邊緣運算各面向的發展,成為發展數據經濟不可忽略的議題。
邊緣運算伺服器(Edge Server)是邊緣運算架構的重要「節點」(Node)。相對於傳統伺服器,邊緣運算伺服器核心的特徵差異,並不在運算效能的表現(如預處理),而在於後端的「運算架構」與「資源取用」模式,其功能必須從聯網介面進行確認。全球除了雲端服務提供商之外,包括電信服務、網通設備提供商,皆積極地投入此一產品領域,如HPE、AWS、Cisco、Advantech、Nokia等皆是布局業者
邊緣運算微型資料中心(Edge Micro Data Center)是下世代運算架構的重要環節。相對於雲端資料中心和傳統資料中心而言,邊緣運算微型資料中心,採用分散式系統,在介於終端設備與雲端運算的位置之中,扮演數據緩存、過濾等「預處理」功能。全球包括HPE、Schneider、Dell等不同的廠商,皆提出相對應的產品與解決方案,包括智慧製造、商務機房、電信基站等,都是其產品鎖定的應用情境。
本書以雲端運算與邊緣運算為主題,彙整了該領域產業之發展趨勢分析,以及相關國際大廠布局策略分析,提供給產官學研等相關單位作為參考。
- 前言 I
目錄 III
圖目錄 V
表目錄 X
第一章 物聯網產業發展趨勢 1
一、 工業物聯網發展趨勢 1
二、 民生公共物聯網產業發展 12
三、 全球工業物聯網平台廠商發展趨勢 20
四、 中國大陸工業互聯網政策與市場發展趨勢 35
五、 工業互聯網風潮下台灣IPC業者發展分析 48
第二章 物聯網大廠發展案例分析 65
一、 日本NTT之物聯網服務布局分析 65
二、 日本NEC之AIoT發展分析 74
三、 中國華為家庭物聯網發展分析 80
四、 美國通用電氣智慧路燈跨域應用 95
第三章 物聯網相關技術發展分析 109
一、 能源採集技術突破—IoT裝置去電池化發展動態分析 109
二、 萬物連網時代下的Wi-Fi發展分析 120
三、 LPWA在全球與日本發展與挑戰 128
第四章 物聯網設備智慧化應用案例 141
一、 美國智慧家庭安防解決方案業者發展分析 141
二、 日本海洋物聯網應用案例 155
三、 智慧工地之新興技術發展分析 162
四、 辦公室智慧化發展分析 178
五、 全球智慧音箱現況與展望 192
第五章 結論 199
附錄 205
一、 英文名詞縮寫對照表 205
二、 中英文名詞對照表 207
- 圖1 1 垂直、水平、跨企業資訊整合 2
圖1 2 資訊整合協助企業增加創新、減少成本 2
圖1 3 工業物聯網平台分類 4
圖1 4 工業物聯網平台四大類別個案代表 4
圖1 5 水平、垂直、跨企業資訊彼此環環相扣 10
圖1 6 合作、開放、簡化成未來服務趨勢 10
圖1 7 全球人口與IoT裝置數量 12
圖1 8 CIoT應用具「巨量、遠距、公用」特色 14
圖1 9 LPWAN支持多元CIoT應用發展 14
圖1 10 智慧安防 15
圖1 11 智慧環境 16
圖1 12 智慧能源 16
圖1 13 智慧交通 17
圖1 14 智慧農業 18
圖1 15 CIoT產業盤點與發展課題-以空地水災為例 18
圖1 16 由物聯網邁向產業與民生升級 19
圖1 17 全球IIoT產業市場規模 21
圖1 18 GE Predix IIoT平台架構 23
圖1 19 GE Predix資產績效管理服務架構 24
圖1 20 瀋陽機床智能雲科的委製媒合平台 25
圖1 21 PTC ThingWorx模型架構 27
圖1 22 SAP IIoT應用類型 28
圖1 23 SightMachine 工廠運作狀況儀表板 30
圖1 24 海爾電器COSMOPlat串起上下游供應體系 31
圖1 25 富士康工業互聯網雲平台BEACON架構 32
圖1 26 中國大陸工業互聯網業務視角 36
圖1 27 工業技術升級過程 40
圖1 28 中國大陸工業互聯網市場規模 44
圖1 29 中國大陸工業互聯網應用方向 45
圖1 30 中國大陸工業互聯網應用產業 46
圖1 31 2018~2025全球IIoT市場規模與全球各區域聯網設備數量 50
圖1 32 Siemens平台服務 53
圖1 33 Siemens生態系統運作概念 54
圖1 34 2014~2022年台灣IPC產業規模 54
圖1 35 2014~2018台灣IPC產業毛利率 55
圖1 36 2014~2018台灣業者研發比重 56
圖1 37 Tier1廠商對照Siemens建構完備生態系四大要素 60
圖1 38 Tier2廠商對照Siemens建構完備生態系四大要素 61
圖2 1 NTT發展之公共安全解決方案概念圖 67
圖2 2 NTT集團之Cognitive foundation架構示意圖 68
圖2 3 IoT智慧家庭實驗場域說明圖 69
圖2 4 受測者入住實驗場所後之活動情況統計圖 71
圖2 5 2005~2019華為營收趨勢 81
圖2 6 2011~2019年華為各區域營收比重 82
圖2 7 2010~2019年華為營收比重 83
圖2 8 華為HiLink生態系架構 84
圖2 9 華為HiAI運算平台架構 88
圖2 10 物聯網架構與各國法規之關係 91
圖2 11 AIoT架構 95
圖2 12 2017~2030年IoT採用率進展 97
圖2 13 GE Predix平台架構 98
圖2 14 GE 路燈電網架構 100
圖2 15 GE與聖地牙哥以智慧路燈進行AIoT跨域運作模式 102
圖3 1 能源採集技術課題堆積如山 110
圖3 2 Sharp在DSC的商業用途應用上搶得頭香嗎? 111
圖3 3 Ricoh藉由完全固體型DSC達成實用化目標 113
圖3 4 Fujikura進行測試、戶外利用亦納入考量 114
圖3 5 隨處可見的元素之元件亦可做到溫差5度發電量85μW/cm2 116
圖3 6 免溫差的熱能發電實現 118
圖3 7 2019-2023年全球搭載Wi-Fi裝置規模 120
圖3 8 家庭:智慧音箱與白色家電成長動能高 121
圖3 9 行動:高畫質影音需求,搭載高規格Wi-Fi 6 122
圖3 10 網路設備:高速連網促使寬頻終端再升級 123
圖3 11 新產品及新應用推動Wi-Fi規格演進 123
圖3 12 Wi-Fi 6 打造快、效、密、省萬物連網規格 124
圖3 13 Mesh Wi-Fi採共同標準與優化覆蓋範圍 124
圖3 14 下世代Wi-Fi強化高速、低時延與節能 125
圖3 15 Broadcom以寬頻連網霸主布局企業連網中樞 126
圖3 16 Qualcomm採運算優勢占領行動Wi-Fi市場 126
圖3 17 聯發科鎖定Wi-Fi智慧家庭連網市場 127
圖3 18 三大晶片商擴大占領不同Wi-Fi應用市場 127
圖3 19 全球市場蜂巢式LPWA與主要Unlicensed LPWA裝置的市場預測 129
圖3 20 日本所發展的主要LPWA系統 132
圖3 21 ZETA網路之優勢 135
圖3 22 ASICS公司與Toppan Printing公司及Techsor公司的共同實驗 137
圖3 23 LPWA生態系統概要與普及受阻原因 138
圖4 1 2017與2019 Amazon業務收入組成 148
圖4 2 Amazon智慧家庭安防解決方案 149
圖4 3 各類型業者策略走向 152
圖4 4 OKI沿岸監控系統運作示意圖 156
圖4 5 OKI Seatec的固定式探勘平底貨船圖 157
圖4 6 FullDepth之ROV產品圖 160
圖4 7 日本航運公司NYK之IoT實驗船舶圖 161
圖4 8 建築資訊模型示意圖 164
圖4 9 小松EverydayDrone服務示意圖 166
圖4 10 清水建設建築機器人一覽圖 168
圖4 11 生物辨識出勤管理解決方案圖 169
圖4 12 AR安全帽產品和使用示意圖 170
圖4 13 AR技術於建築改造之應用圖 171
圖4 14 施工現場職業安全VR課程圖 172
圖4 15 LPWAN網路架構圖 174
圖4 16 人員安全管理流程示意圖 174
圖4 17 BTI MIOTY LPWAN網路架構圖 176
圖4 18 智慧混凝土感測器資料傳輸示意圖 177
圖4 19 OKAMURA的升降式辦公桌「Swift」圖 180
圖4 20 「Swift」的智慧型手機應用程式「Posture」圖 181
圖4 21 Herman Miller的「Live OS」圖 182
圖4 22 適用RPA流程機器人的作業圖 184
圖4 23 NMP的RPA活用情況圖 184
圖4 24 智慧型音箱市場的領導商品圖 188
圖4 25 語音用戶介面(Voice User Interface, VUI)示意圖 190
圖4 26 2017-2023年全球智慧音箱市場規模 193
圖4 27 區域市場比重 194
圖4 28 主要業者市場占有率 195
圖4 29 2017-2021年智慧音箱產品藍圖 197
圖4 30 支援5G之產品市場規模 197
- 表1 1 資訊整合協助減少的成本類型 3
表1 2 Siemens奠定期─水平資訊服務 6
表1 3 Siemens深化期─產業專精 7
表1 4 SAP深化期─便利與分析技術並進 8
表1 5 IBM奠定期─基礎雲端建設 8
表1 6 IBM擴張期─多方收購,強化分析能力 9
表1 7 IBM持續擴張─強化水平資訊服務 9
表1 8 各類型IIoT平台業者競爭重點 33
表1 9 中國大陸工業互聯網相關政策 37
表1 10 各製造環節情境差異 49
表1 11 2014~2018年Siemens具代表性之重大併購案 51
表1 12 2018年台灣IPC產業營收-Tier別 57
表2 1 GE以智慧路燈進行AIoT跨域應用之解決方案情境 101
表4 1 2017~18年ADT收購對象及其戰略考量 144
表4 2 智慧家庭安防解決方案比較 151
表4 3 各類型業者在智慧家庭安防具備之能力及布局策略比較 153
表4 4 主要廠商之產品代工關係 196
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