浅谈工业自动化机器设备的关键：工业控制计算机

随着联网技术一日千里，网络的节点如今已经不再只是家中的桌面计算机、或者移动设备，每一台机器、每一个我们接触的对象，未来都有可能变得“有意识”，我们的生活将会变得更加网络化，通过林林总总的智能设备将使得我们与世界更加紧密，物联网新时代已经来临。而在这个概念中，隐藏于后的工业计算机(IndustrialPC)是促成未来物联网具象落实于生活中的重要推手，什么是工业计算机呢？   

工业计算机可以简单想成是工业自动化机器设备中的控制器。而一台机器设备除了机械零件外，从数据、讯号的输入到整台机器动作，要能产生“自动化”能力最关键的零组件，就是控制器。其实自动化就是机器零件自动执行“程序”的过程，程序中的每条指令就是由控制器来分析下达，以借此达成机台各部位自动工作的目标。    

工业计算机和个人计算机的差异，说到工业计算机，一般人最想问的是：它和我们日常使用的计算机有什么不一样？事实上，如果我们追溯到计算机的起源，一开始并没有像现在这样的分类。在二次大战期间，为了应付军方庞大复杂的运算，计算机以“超级计算器”的形象初登常随着战争结束，原本为军用的计算机转为民用，逐渐开发出不同的用途，经历了无数演变，就出现了结合多项功能的个人计算机（PC）。而近几十年科技的发展日新月异，个人计算机功能日益强大且逐渐普及，聪明的人类便动起了脑筋，想将PC应用在自动化设备的升级上，不过原本的PC虽有高效能却不够稳定，对于制程、环境要求严苛的工业来说并不足以应付，适用于不同专业领域的工业计算机于是诞生。  

个人计算机着重在提供多元的需求，一般人可以用来打报告、看影片、玩在线游戏、处理各式各样的事情。工业计算机由于被用于工业制程中，并不需要配置那么多的功能，而是更强调满足特定需求，需要在某一特定环境下长期保持一致的表现，不能如个人计算机一样经常出现小问题，否则就会蒙受巨大损失。另外，工业计算机是系统的核心设备，需要和其他周边配合才能发挥作用，不像PC是以最终产品的方式呈现。若无较高的兼容性与扩充性供其增添配备，则不易为客户所采纳。    

因为每种产业领域的需求都不太一样，在某些高温环境下的工业计算机可能需要具备更好的散热能力、在某些产业中或许对防尘要求较高，像用于金融产业的ATM系统就是特别着重在满足安全防护的需求，在开发系统时就要花比较多心力在这一个特点上，会根据不同的特性去量身定做。它的价值就在于能够针对不同客户，视不同需求提供订制化的系统整合，因此少量多样的供给是工业计算机产业的一大特色。因为工业计算机预计的使用年限是5-7年，产品周期比个人计算机长一些，因此购买工业计算机的选择标准，不会像个人计算机一样是着重在功能多样性、外观、价格等条件，而是看该品牌的技术优势与售后服务。  工业计算机的种类  也是因为工业计算机几乎是针对某种特定需求而生，它的型态可说是五花八门，如果要简单做个分类，可以工业计算机的类型与层级来区分。大致上有板卡、子系统与系统整合解决方案三种：板卡：又有单板计算机（Single Board Computer,SBC）、嵌入式计算机（EmbeddedBoard）、PC/104模块等类别。简单来说，板卡就是以轻巧的板片造型，提供计算机主机功能的精密组件。单板计算机是一片具有总线的主机卡，本身就具备了计算机的所有功能，搭配软件就可提供不同产业使用。嵌入式计算机则是为了要将工业计算机嵌入应用机台，将单板计算机小型化。PC/104模块就像个人计算机的扩充卡，可扩充单板计算机或嵌入式计算机的功能。    

子系统：将单板计算机、基板、机箱、电源供应器等工业计算机的周边，组合成可运作的一个系统，将它连接到大系统后就能使用，例如工业用服务器、工作站。  

系统整合解决方案：针对某个产业或专业领域所开发的一整套系统，包含软硬件以及周边，通常为因应不同产业的需求，而有非常订制化的产出，从事不同领域的系统整合开发厂商因为技术门坎不易进入，拥有较高的顾客忠诚度。相关的产品比如：自动提款机（ATM）、捷运系统。  

工业计算机的产品供应链  虽然工业计算机和个人计算机无论在功能上、需求上、外观上都有明显的差别，不过两者的基本组成没什么两样，都是CPU（中央处理器）、芯片组、连接器、电路板、电源供应器、机箱、软硬盘机等与其他的电子组件。基本上，供货商也有颇高的重迭，许多零件商会同时供应给个人计算机制造商与工业计算机制造商，不过因为两者的出货量与产期并不一致，因此有些零件商会另辟一个部门专门供应工业计算机零件的生产。上游零件商卖零件给中游的工业计算机制造商后，工业计算机制造商会依据工业计算机种类的不同进行各式各样的组装，到了这个步骤，工业计算机的核心已大致成形。    

而工业计算机要迈向市场的最后一步，最关键的角色就是系统整合商。因为组装完成的工业计算机是基本配备，需要经过系统整合商针对不同专业领域作订制化的系统整合，配合周边的整并才能真正提供给终端客户使用。另外，为了应对各式各样的附加功能需求，加值经销商则会将工业计算机进行加成一些软硬件额外提供附加功能（例如防病毒软件之于操作系统），再卖给系统整合商。  

它可以被用在哪些地方？  工业计算机一开始就是为了让工业生产升级成自动化的生产线而诞生，因此最主要的应用领域还是自动化产业。不过随着各产业自动化的需求提升，越来越多地方需要使用工业计算机来帮助形成一套整体的控制系统。因此在应用上可说是遍地开花，除了工业制程的自动化生产线，在零售业、医疗、交通等都能看见工业计算机的踪迹，包括便利商店收银系统、自动仓储设备、与捷运自动化系统等这些与我们日常生活密切相关的应用。基本上，只要是自动化设备应用的地方就一定有工业计算机的操控。  

工业计算机的未来趋势，目前物联网的呼声渐高、云端科技的浪潮席卷全球，工业计算机的应用也更加灵活多样，各家硬设备厂商无不摩拳擦掌，准备在大有前景的未来分一杯羹。例如身为全球第二大工业计算机供货商的研华科技（Adventech）在几年前投入智慧农业的领域，帮阿里山上的高山百合花农设计了可以远程监控花朵生长状况的配置，让农民免去不少长途通车的辛劳，也达成更有效的管理。  

计算机通讯系统也成了近年来工业计算机主要的应用领域，随着互联网与通讯设备的整合，现在的通讯系统以开放架构的计算机取代传统电话交换机，工业计算机也有机会能大展拳脚，例如银行语音查询系统、医院预约系统等交互式语音服务（InteractiveVoiceResponse）等都是应对通讯技术的革新所产生新的需求。  在医疗方面，大型精密的医疗设备，如核磁共振、计算机断层仿真摄影、超音波诊断等，在二十多年前就已将工业计算机导入设备，而现在随着人们对医疗相关服务与产品的需求与日俱增，医院也导入了像是“自动化病床监控与医疗数据通讯系统”来协助做更有效率的医疗管理。除此之外，国防军事工业一向作为科技竞逐的标的，因为需要非常高规格的科技实力才能发展，所以也与工业计算机的发展息息相关。  

而工业计算机未来的远景远不止于此，除了农业、通讯与医疗以外，无论是交通运输、城市建设、零售物流等，都是相关厂商大力发展的领域，它的应用随着科技的进展逐渐开枝散叶，值得我们拭目以待。