物聯網IoT 2022

The hyperconnected world.

物聯網為何?應用面何在?蘊含的價值在哪裡?我們統合了來自各國政府、科技報告、以及市場研究等資料來源,支撐客戶會員了解物聯網在許多議題上的討論,以及各國主要的動向有哪些。

主管摘要

物聯網乘載著怎麼樣的潛能?

物聯網在這十年間已經從一項沒有什麼人聽過的技術,到許多企業開始投資並發展應用,到現在絕大多數的企業都在一定程度上使用物聯網,不論是在運營優化、產品創新、抑或是客戶服務。

背後的動能主要歸功於許多圍繞在物聯網領域的技術的成熟,譬如IoT平台、雲端、連接技術;許多應用面的發展已然有清晰的投資報酬率;許多像是資料中心、LPWAN、5G等支撐IoT的基礎建設之滲透率不斷提高;最後再加上相關人才、技術、以及工具的普及等。

然而也是在這樣的一個基礎之上,物聯網在不同產業的真正價值始能得到支持,並且賦能許多應用,在MGI疫情前所做的一次評估中,物聯網將有機會在2025年前創造4兆到11兆美金的潛值。

物聯網IoT產業與市場總值

雖然在物聯網已經在許多面向驅動新的創新與應用,然而其整體產業仍存在著許多缺口,這些缺口也讓整體物聯網無法更全面的滲透。其中像是物聯網的能力缺口、IT-OT-ET之間的協調、以及IoT連接的規範不完善等。

為了更好的幫助業者理解IoT,並探勘IoT相關的機會與市場,我們整理了來自各個領域的分析與相關研究,從物聯網應用、科技發展、政策、以及各國的進行狀況做了統一整理,盼能支撐業者更有效地思考該項技術。

Table of Contents
定義

物聯網為何?

物聯網,顧名思義就是讓物品上網,也就是說物品或稱裝置現在可以像人類一樣,通過網路去做資訊的讀取與傳遞、同時也能通過網路去取得資訊並執行某些動作。 而這兩個物聯網所賦予裝置的能力,也是為何現在IoT能為大部分的產業創造非常龐大的價值。

首先可以先看一下資訊的存取與傳遞,讀取背後的技術就是透過所謂的感應器(Sensor)所完成的,可以是動作感應器、濕度感應器、或是任何一種形式的感應器。而讀取之後的傳遞,就是IoT的應用層面了,任何物聯網驅動的機器或是設備,都能夠透過網路來傳遞訊息至雲端或是On Premise的伺服器。

把這個技術帶進工廠當中,人員可以更清楚的知道機台是否現在過熱、或是需要維護,這樣子就能有效的降低設備故障的機率以及機台停工的時間。 而把IoT技術帶進零售業的話,業者就能更有效的追蹤消費者的動態以及行為模式,最後再建立於這些洞見,去做更加數據驅動的決策。

那麼近年隨著5G逐漸的普及,越來越多企業也開始討論物聯網將會如何被賦能更多應用層面,不過實務層面來說,絕大多數的IoT連接其實並不那麼需要5G,僅有少部分需要傳輸龐大數據的使用案例才對5G的需求較高、抑或是傳輸量非常巨大的應用環境。

物聯網IoT技術(LAN, PAN, WAN, LPWAN)

反而,當前的連接譬如像是LoRa、Wi-Fi、ZigBee等技術才是IoT最為依賴的傳輸模式。只有在5G開始變得不那麼依賴4G,同時密度大幅提高的未來,IoT在5G上的依賴才會普及至許多產業。而即便如此,許多應用場景5G的連結仍然不甚實際(譬如自動駕駛,由於當前絕大多數的5G傳輸距離較低,故此對於在人口密度較低的區域,相關基建的投資報酬率不高)

相關趨勢

驅動IoT未來發展的三大趨勢

物聯網的發展從政策端、需求端、科技端、以及競爭端在近年間都出現了龐大的變化,其中最為核心的包含以下:

發生在邊緣的IoT

物聯網的本質就是裝置本身可以連上網,而連上網的目的無不外乎就是要做運算並且將運算結果反饋給原先的裝置。然而隨著公有雲在近年間的發展與成熟,也讓物聯網的整體運算其實有相當一大部分(50-90%)都是發生在雲端提供商抑或是業者自管的資料中心當中。

這時候問題就發生了,倘若有些運算的需求是即時的,那麼這種延遲可能就會有許多層面的影響。輕則影響用戶體驗,重則可能會致命(譬如自駕車在判斷的結果上出現延遲)。

而到底要把多少工作放在邊緣上則是一個主要問題。對於不同的使用案例,從基本的運算去提供即時結果、到運算的複雜程度(譬如是否要以AI為基礎做分析)、到是否要將整個數據管理機制放在邊緣等。

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浮出水面的IoT規範與管制

近年,IoT攻擊事件不斷的增加,頻率不斷上升,也讓各國政府以及歐盟等都提出相關規範去抗衡這一趨勢,而市場上的標準與建議也都不斷地出現,譬如由歐洲電信標準化協會與相關機構2020年合作開發的ETSI EN 303 645、以及ISO組織推出的ISO/IEC 27400。而美國也於2020年底推出的物聯網安全提升法案、芬蘭的消費者安全法案、以及英國與澳洲參照ETSI EN 303 645而提出的物聯網產品設計建議與相關法案等。

同GDPR一般,歐盟最新提出的Cyber Resilience法案是在物聯網上最為嚴格的規範,雖然尚在推行當中,預計將會在2024年正式立案。而在各國政府中,撇開既存的個資與隱私安全法案之外,物聯網的管制也逐漸寫入法律。

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5G IoT逐漸的普及

雖然在絕大多數的應用,5G物聯網仍然尚不實際,但是聚焦在工業4.0相關之應用,5G將會帶來龐大價值。

其中以EMBB(增強行動寬頻)將會引領第一波的主要應用面;而後續隨著電信基礎建設的逐漸完善,URLLC(超可靠低延遲通訊也將走進主流;最後,隨著技術逐漸成熟與部署的完善,mMTC(巨量多機器型態通訊)也將驅動許多應用發展。

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應用場景

物聯網有哪些應用領域?

物聯網之於工業4.0、數位轉型、抑或是新零售等,就如同電力之於第二次工業革命一般。物聯網不僅是全球數位化基石,其更賦能人工智慧、雲端運算、以及數位模擬等技術的直接與間接導因。

對於製造業者來說,物聯網能夠通過自動化產線運營來大幅提高產能效;其更是能通過嵌入IoT至既有產品當中來達到預測性維護,提供更好的客戶體驗;其甚至能建立在IoT上設計並發展全新的產品,支撐無數個產品的創新。

而不止於工廠,物聯網能夠產生極大價值的領域還有像是工業4.0、智慧城市、智慧健康、智慧零售、以及家居。

IoT主要應用領域

工廠 – 工業4.0、智慧製造

工業的IoT,又稱IIoT(Industrial Internet of Things),是第四次工業革命中最核心的科技之一。員工、移動裝置、設施、感應器、與各式各樣的設備都彼此互相溝通,並且傳送數據至伺服器做實時分析。

目前工業物聯網最為廣泛應用的領域是QC,也就是品質控管,例如使用具備圖像辨識功能的物聯網裝置(AIoT)來判別產品是否不良。或是利用其他種物聯網裝置做異常偵測等。

而不止QC,物聯網在售後服務中更是扮演了至關重要的角色,通過嵌入產品中的感應器或是API,業者能夠實時的監控產品的健康程度,並在需要保養時即時通知消費者。在歐洲就有一間國際卡車製造商在他們當次所生產的十萬輛卡車內的引擎以及其他機件安裝監測器(Monitor),並透過他們所訓練的模型(機器學習)預測哪一輛卡車將在近期故障,當發現潛在故障可能時,系統將會自動通知司機此情況並與卡車附近的維修中心預約保養時間。同時,系統將會自動寄出相關機件(卡車內部故障的機件)至維修中心,並傳遞詳細情況給維修技師。

而不僅能夠提供更好的服務,業者更是能夠思考如何從中建立出一道新的收益來源,如惠普利用物聯網偵測客戶的墨水量,並提前寄送墨水到即將需要墨水的客戶手中。 此舉不僅優化了客戶體驗,更是創造為惠普創造一道新的收益來源。

智慧城市

智慧城市的定義為利用數位科技與數據的方式來解決城市的問題,並提高生活品質。 而物聯網在其中所扮演的角色即是讓城市的每一個角落串聯在一起,並通過如此連接性所取得的數據以更好的解決城市所遇到的問題以及進一步的優化市民的生活品質。

舉個例子來說,城市流動性一直是許多現代城市所遇到的最大問題。僅美國,2018年就因為塞車的關係而導致全國損失了超過三千億美金的經濟生產力。 這些損失涵蓋了駕駛以及乘客因為塞車所失去了時間產值、貨物因延遲而提高的成本、浪費的能源、以及其他間接導致的結果。

而這個對於美國政府來說價值三千億美金的問題,物聯網能提供的幫助是非常龐大的。 其中受物聯網所驅動的技術包括V2I智慧車道、實時的交通回饋、甚至是間接受物聯網所驅動的自動駕駛等,這些科技都能透過更好的應用分配與應用現有資源來有效的提升城市的流動性。

然而,智慧城市並非只是將閃閃發亮的專案與無數個科技壓縮至一個已經繁重的城市中,而是要真正的去思考市民所遇到的問題,並找出能夠最好解決該問題的方案。 而這個所謂城市所遇到的問題即是極度都市化的現代大多數城市所面臨的八大問題:安全性、健康與醫療、交通流動性、能源的永續性、水資源的管理、廢棄物的處裡、經濟發展與房市的狀況、以及市民間的互動。 而物聯網,也就是感應環境並傳送資訊的裝置,將能夠在真正意義上解決這些不同環節點的問題,讓城市變成一個更具效率且令市民安心的地方。

新零售 2.0

零售產業,2018年全球市場估值24.8兆,為全球最大的產業的之一,而對於一個頻繁與消費者互動的產業來說,物聯網在其中的應用更是對消費者顯得明顯。從自動結帳、個人化行銷、智能貨架、RFID、供應鏈4.0、實時感應裝置、一直到機器人員工,整個零售的營運流程充滿著能應用物聯網的層面,而物聯網更是讓零售業者具備捕捉原本無法取得的數據的能力。

我們在沃爾瑪的這一篇解析當中,探討了沃爾瑪如何利用IoT與分析能力,優化了採購流程、供應鏈管理、以及物流管理,同時更是一探沃爾瑪的實體零售如何有效應用物聯網裝置來驅動各式各樣的創新,譬如實時的貨架資訊傳遞、動態價格標籤、甚至是顧客行為分析等。

如此的趨勢被稱為新零售2.0,也就是一個物聯網所驅動的一種商業模式,新零售2.0為一個以顧客為核心,受數據所驅動,並以科技為媒介的營運模式。這包含了採購模式、供應鏈管理、服務運營、以及包括電商或是數位廣告等的行銷與銷售之業務功能,全面性的串聯,提供顧客更高的價值以及更好的體驗。

智慧家庭

智慧家庭是一個我們日常家用電器智慧化的一個體現,它的核心目的分別有六項 : 讓居家環境更加安全、讓日常生活更加便利、讓電器更加節能、讓日常支出有效降低、提高用戶的健康、還有增加家居用品的娛樂價值。而在背後驅動著這些價值層面的最大技術,即是物聯網。

我相信大部分人都有出門後不確是否有關掉瓦斯的情況,若有了智慧家庭,我們就能通過物聯網,利用手機確定家中的瓦斯的狀態,若是開著的,那就能遠端將之關閉。 這就是一種智慧家庭在安全性以及便利性的體現。而現在也有智慧冰箱能夠實時的通過內部攝影機來監控食材的保鮮狀況,並根據不同食材的庫存以及情況來推薦使用者菜單,這即是智慧家庭在降低支出、便利、以及節能的體現。

隨著物聯網裝置更進一步的普及、網路速度的提升、以及消費者意識提高,智慧家庭市場將會更進一步的成長,BCG的研究預測了美國市場在2017至2022年,採用智慧家庭裝置的複合年增長率達到42%。而台灣也是,我們現在也看到了許多本土企業,開始推出智慧家庭產品,以解決對於台灣市場最相關的問題。

智慧交通

最為成熟的交通系統是一個徹底連結的運輸世界,MIT在幾年前的一次模擬中,就描述了一個交通基礎建設、汽車、以及其他城市的其他資訊透過V2V ( Vehicle to Vehicle ), V2I ( Vehicle to Infrastructure ), 甚至是V2X ( Vehicle to X )等技術來互相溝通,所驅動的交通環境,其中就包括了不需要紅綠燈的十字路口、以及沒有方向盤的汽車等。

能夠達到如此應用的背後技術即是物聯網,物聯網將車上感應器能感知到的所有數據都透過網路傳遞給其他的車子或是紅綠燈等基礎建設,以驅動一個效率更好的交通運輸系統。

現在智慧交通的應用領域大部分都是在解決塞車問題上,畢竟這是所有城市所面臨到的最大問題之一。不過與塞車同樣嚴重的是交通意外,根據世界衛生組織,全球每年因交通意外而死亡的人數高達135萬人,高出愛滋病的死亡人數。這也是為何,隨著IoT的成熟,越來越多的業者開始在這個領域中創新,台灣一間新創更嘗試著給物聯網更多汽車的控制權,在電腦判斷可能出車禍時,自動幫助汽車駕駛剎車。

精選案例

產業實際IoT案例有哪些?

Amazon Go 轉變零售商店的既有模式

亞馬遜透過IoT裝置自動偵測消費者動向,譬如何時從貨架上取走產品或將其放回貨架上,並將這些資訊傳至手機中的虛擬購物車中,購物完成後顧客即可離開商店,系統會自動從消費者的Amazon帳戶收取費用,使店員能夠將工作專注於更友善的招呼、產品建議以及店內導覽,為購物者提供更出色的購物體驗。

Dundee 透過追蹤礦井中的人員與車輛裝置,提升產能及安全性

Dundee是最早將IoT技術引入礦井中的採礦業者之一,透過IoT跟踪礦井中的車輛和人員的位置,使其保持與地面的連接,並在項目起跑的四年後,為Dundee帶來400%的產量成長,遠高於當初所訂定的30%目標,同時,這項專案更是大幅的提升了作業人員的安全性。

勞斯萊斯 使用Azure IoT工具來減少引擎故障和燃料成本
萊斯萊斯除了生產世界聞名的高級車外,也為波音與空中巴士生產飛機引擎,該公司將20多個感應器搭載至引擎中,令其追蹤並蒐集油耗、壓力、溫度到飛機的高度、速度和氣溫的所有訊息,不僅可以為引擎進行時刻性維護,而這些珍貴的數據更是能幫助航空公司於飛機採購上的評估以及航線的調整,勞斯萊斯已將其傳統的引擎製造和銷售業務轉變為服務模式,向航空公司售予飛行時數,創造了與軟體公司類似的持續性金流。

美國工業設備製造商John Deere使用IoT推動智慧農業

John Deere在收割機與播種機上導入IoT傳感器,使其能對儲存艙中的作物進行圖像分析,或是收集播種的種子數量、位置與種植時的地面條件,並在儀表板中即時調節,同時還能夠通過各種移動設備和Web訪問,農場業者可以通過開放的API平台與合作夥伴和顧問共享其數據,幫助農民管理土壤和農作物以及農作物的銷售。

HerdDogg為家畜穿戴IoT 監視牲畜健康和活動

HerdDogg使用智能耳標和移動接收器來監視牲畜健康和活動,讀取每隻動物的生物特徵和活動數據,並每6分鐘存儲一次。一旦進入接收器範圍,標籤就會下載其數據,然後將其上傳進應用程序,並使用專有算法來分析數據並提供有關畜群健康和行為的見解,相關業者更是可以透過這些資料知道他們的動物是否處於高溫、生病或受傷的狀態以及在合適的圍欄或牧場內。

DHL在新加坡部署了第一個數位孿生倉庫

該倉庫是全球最大的倉庫之一,並且是亞太地區首個數位孿生的智能倉庫,數位孿生技術可用於整個物流供應鏈中,包括運輸管理、貨物狀況或物流系統的設計。DHL利用IoT時刻追蹤和模擬貨品狀況與庫存水平,實現平穩且不間斷的物流管理,提高倉庫的撿貨效率,並且將數據導入數位孿生系統中,將設施的3D模型與庫存和運營數據結合起來,使其能夠高效地部署貨品,並能夠做出有關庫存或出貨的預測以及自動執行貨物調配。

中華電信使用行動物聯網及環境感知器,實現更智慧的精準耕種

過往農場業者須以人力或傳統農業測量器,感測種植區內的一切狀況,並由此調整耕種環境與流程,而利用IoT進行檢測不僅減少了農民工作量,還能夠自動偵測溫度、土壤、環境與濕度,並且做到自動調節,滿足作物最適合的生長要求,打造更精準地耕種環境。

卡特彼勒(CAT)透過IoT監測設備,完成預測性維修與遠端服務

CAT是一家美國機械設備公司,卡特彼勒於2018年初與AT&T的IoT服務聯手,擁有廣泛的數據能力。該公司使用AR與具有感應器的工業機械,使用戶能夠優化和監視操作過程,譬如剩餘燃料設備部件更換,而當設備需要保養或更換時,該公司會發送有關如何通過AR進行更換的操作說明,避免產能下降。通過使用IoT,卡特彼勒已將其生產效率提高了約45%。

Cleverciti智慧停車系統減少了停車所需的時間和距離

搜索停車位會導致生產時間和金錢的浪費,根據USA Today的報告中估計,紐約駕駛平均每年花費107個小時尋找停車位,並造成龐大的燃料費和排放量,並對紐約生產力造成43億美元的損失。而Cleverciti系統是德國感應器公司為停車問題所提供的解決方案,透過IoT可以隨時收集可用停車位。它們可以安裝在路燈或建築物上,無需進行道路工程,減少環境影響和駕駛壓力。

Schneider Electric與ThoughtWire合作,透過IoT推動智慧醫療

Schneider Electric是最大的能源管理公司,同時也是提供IoT解決方案的供應商之一,其通過對醫療建築的監控,控制病房的照明和溫度,在不使用時自動關閉,並通過臨床和醫護儀表板顯示患者狀態,如果發生緊急事件,則會使用ThoughtWire的移動系統,醫護人員會收到位置通知,並根據事件自動調度院內動線,將門上鎖或鎖定電梯。幫助醫院和診所降低成本,並改善患者體驗與提高員工滿意度。