如果有任何技術將大幅影響工業自動化系統與製造設施,那一定就是物聯網(IoT)。全球所有的高度工業化國家都瞭解這一點,希望利用物聯網技術(包括巨量資料和分析)讓工業製程更上層樓。因此全球政府都推出相關計畫,目標是實現所謂的第四次工業革命。

行動通訊技術在這波革命中扮演重要角色:普及的行動網路加上可輕鬆整合行動連線的工業裝置,可以在其他連線方式困難或昂貴的情況下,實現遠端生產據點的連線能力。其他計畫則針對機器型通訊打造最佳化行動網路。此外,許多行動網路營運商(MNO)及行動虛擬網路營運商(MVNO)也正在強化機器對機器(M2M)通訊方案,提供更具吸引力的行動連線能力。

以上所有計畫的核心就是嵌入式SIM卡(eSIM),它具備多項優勢,能夠順利將行動連線能力導入工業環境。

eSIM如何在M2M通訊方面發揮助益?

基本上,eSIM提供的功能與傳統SIM卡相同,不過eSIM可隨時於遠端變更操作者設定檔,並提供微型化的可焊接外型規格。這並不是新概念;事實上,eSIM已投入M2M應用長達數年,許多eSIM廠商正提供專屬解決方案,以無線的方式管理訂閱作業。隨著GSMA努力定義標準eSIM實作,業界各大廠商紛紛達成共識並已接受嵌入式通用整合電路卡(eUICC,也就是eSIM)規格。

對工業裝置製造商而言,eSIM體積小巧,可更充分利用可用空間,進而協助提升設計彈性。eSIM也簡化製程,實現單一庫存單位並促進全球配送效率,從而簡化終端客戶(例如製造工廠)的全面部署作業;由於不需要另行購買及配銷SIM卡用於特定設備,因此有助於降低營運成本。客戶也可以因應網路品質退化或合約到期的情況,隨時變更服務供應商。

不過,如果eSIM品質無法配合工業應用充滿挑戰的各項要求,就可能無法在工業環境實現以上所有優點。

為何eSIM品質在工業環境特別重要?

過去SIM卡大多用於消費性裝置,也就是說在許多情況下,SIM卡並未獲得最佳化,不勘在嚴苛條件下運作。工業環境需要承受極端溫度、機械衝擊、濕度及振動等因素。此外,工業機器與行動電話不同,必須不間斷地運作。

如果SIM卡這類必要的小型元件無法因應工業環境的品質挑戰,則使用物聯網技術實現自動化及最佳化工業製程的承諾將無法兌現。因此,依據應用環境的需求選擇適當品質的eSIM,是製造公司的必要之舉。在這樣的背景下,工業裝置製造商就必須瞭解eSIM品質,並將其納入決策程序之中。

瞭解eSIM可靠性

SIM卡供應商提供不同品質及外型規格的eSIM。做出決定之前,工業裝置製造商務必要和eSIM供應商攜手合作,探討影響eSIM可靠性的三大層面:技術、應用及環境條件。

對於類似的作業條件,矽(silicon)技術可能會有不同反應。舉例來說,不同技術在較高溫或較低溫的環境下,都可能增加故障率。為了瞭解技術的效果,裝置製造商必須與eSIM供應商合作,確保選擇適當產品。製造商必須確認供應商採取適當措施,保證提供合乎承諾的品質水準,例如進階測試、嚴謹的製程控制和品質門檻,並採取各種進階機制以保護記憶體免於壓力過高。

稱為任務剖面(mission profile)的這項應用,將定義eSIM的使用方式,並對eSIM的整體故障率產生重大影響。任務剖面包括掌握有效運作時間、更新頻率,以及使用的記憶體大小。

環境條件一般由各項變數判定,例如濕氣、濕度、腐蝕和機械及電磁衝擊。不過,最具影響力的變數是作業溫度。傳統SIM卡的溫度範圍介於-25~85℃,不太可能勝任工作。

整體而言,將上述因素納入考量之後,客戶可以確保工業自動化網路不因指定錯誤的eSIM故障而受到干擾。英飛凌科技在這方面的經驗豐富,確實瞭解各種客戶應用,並致力於引導客戶得出最佳的 eSIM 實作決策。