3S Market 傳遞 智慧應用與價值的商業資訊
How to Turn Sea Water Into Fresh Water Without Pollution
如何將海水變成無污染的淡水
工業 4.0 智慧工廠 |
2021年5月5日 星期三
．Ovum 全球企業物聯網佈署調查：超半數項目不到 500 個連接
Case Study - Deploying A Teleworker SASE Solution Across 26 Countries案例研究 - 在 26 個國家/地區佈署 Teleworker SASE 解決方案
Ovum 最近對全球企業的物聯網佈署進行了調查，此次調查涉及 14 個國家的 1343 家企業，這些企業正在佈署或者正在推出物聯網解決方案，調查的目的在於探索物聯網佈署策略、驅動因素和挑戰、用例、投資，以及業務選擇。
Ovum 物聯網研究負責人 Alexandra Rehak 表示，調查結果清楚表明，大多數企業的物聯網佈署仍處於初期階段。碎片化和缺乏成熟度，是該市場的特徵。在某些情況下，從技術選擇到公司目標和挑戰，各個區域之間的差異非常顯著。
但是，在很多情況下，進行物聯網佈署的驅動力是一致的：企業正在尋求降低成本，以及更高的效率和生產力。約三分之一的受訪者，也非常重視使用物聯網，來提高競爭力或客戶體驗。
即使在製造業這樣的傳統 B2B 領域，這也是許多企業的關鍵物聯網目標，來自物聯網的可持續性和新收入成長也很受關注，雖然對於多數企業來說，實現這些還為時尚早。
Figure 1: Main goals of IoT deployment
圖：物聯網佈署的主要目標 來源：Ovum 物聯網企業調查：2017-18年
物聯網挑戰涵蓋了廣泛的問題，包括與業務流程和現有 IT 的整合、安全問題，以及對內部能力的擔憂等。這些都不是小問題，如果供應商希望獲得成功，並推動物聯網佈署不斷增加的話，那麼他們應該努力幫助，其客戶應對這些挑戰。
其中，企業對物聯網安全的擔憂，是一個重大的佈署障礙。鑒於企業和消費者對於數據保護，和數據透明使用的關注日益增加，企業將希望他們佈署的物聯網解決方案，在所有層面都能提供強有力的安全保證 —— 從網路到平台，從雲端到應用和終端設備。
前期和持續成本，也成為一個重要的擔憂所在。許多企業對於「物聯網佈署規模擴大，對成本造成的影響，以及供應商對於成本節約和效率提升，承諾的可複製性程度究竟如何」並不清楚。在某些情況下，這反映了商業模式轉變造成的影響。
例如在能源和公用事業領域、傳統的商業模式，需要大量的前期資本投資，並且需要多年時間才能收回成本。轉向支持物聯網的解決方案，需要不同的投資方式，以及對收入可見性的不同預期 —— 與此類業務模式，全面改變相關的挑戰，使得大多數企業在進行大規模網路佈署方面，節奏緩慢。
Figure 2: Biggest specific challenges to successful IoT adoption
圖：成功的物聯網佈署需要克服的最大挑戰 來源：Ovum 物聯網企業調查：2017-18年
鑒於目前的市場狀況，想要銷售物聯網解決方案的供應商，必須接觸相較以往，範圍更廣的企業利益相關者。供應商必須準備好參與物聯網解決方案、用例和益處的市場教育 —— 而不再僅僅只是向 IT 部門介紹新技術。
Ovum 的建議是準備好從小處著手，並滿足客戶現有的需求。超過一半的現有企業物聯網項目，僅有不到 500 個連接/設備，僅 7% 的受訪企業擁有超過 10000+ 的物聯網佈署連接/設備。
但是企業物聯網項目的規模，正在越來越大。在未來 12 個月內，71% 的受訪企業預期他們的物聯網項目，將支持超過 500 個連接/設備。投資意向也在成長：29% 企業物聯網採用者，在 2018 年投資超過 100 萬美元，2017 年這一比例為 12%。
在 Ovum 看來，有針對性的「想做就做」快速物聯網佈署方法，要比嘗試推廣更廣泛的策略方法更好，雖然後者在長期願景中，將成為有用的框架結構。大多數受訪對象表示在不到 12 個月的時間內，就從物聯網佈署獲得了可衡量的收益；幫助客戶瞭解衡量和展示物聯網成功的最佳 KPI，有助於推動進一步的投資。
．微小植入型感測器 監測人體內酒精含量
Alcohol Level Meter Breathalyzer using Arduino & MQ-2/MQ-5/MQ-135 Sensor
使用 Arduino 和 MQ2 / MQ5 / MQ-135 感測器的酒精液位計呼吸測定儀
來源： 微迷網
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| 可以植入皮膚表面的微型酒精監測晶片（與25美分硬幣的大小對比圖） |
據麥姆斯咨詢報導，加州大學聖地亞哥分校的工程師們開發出一種微型、功耗超低、可植入皮膚表面的生物感測器，能長期連續地對體內酒精含量進行監測。
晶片的尺寸非常小，因此可以植入人體皮膚的表皮之下，並採用如智慧手錶或智慧貼片（patch）等無線可穿戴設備供電。
「這項工作的最終目標，是為濫用藥物治療項目的病人，開發一種常規，且容易被接受的酒精和藥物監測設備。」加州大學聖地亞哥分校雅可布工程學院的電氣工程教授 Drew Hall 談到。
Hall 也供職於加州大學聖地亞哥分校的無線通信中心，和可穿戴式感測器中心。他的團隊在聖地亞哥召開的 IEEE 客製化整電路會議上（CICC）提出了這項工作。
病人的治療方案面臨的挑戰之一，是缺乏方便的常規監測工具。Hall 認為，呼吸分析儀是目前估測血液中，酒精濃度的最常見方式，缺點是笨拙、初始化時間長且不夠準確。
驗血是最精確的方法，但需要訓練有素的技術人員才能完成。形似「紋身」的酒精監測感測器是可以「穿」在皮膚上的新選擇，也方便在一次性使用後「脫下」，是一種前景光明的感測器。
Hall說：「微小植入型感測器，可以在沒有手術室的診所內使用，使病人更容易按照規定的療程，進行長時間的監控。」
這款生物感測器晶片體積大約為一立方毫米，可以植入在皮膚下的細胞間液（細胞間液是一種存在於身體細胞間質中的組織液）。這款生物感測器內有一個被酒精氧化酶覆蓋的感測器，酒精氧化酶可以選擇性地，與酒精相互作用產生副產品，從而透過電化學的方式被檢測到。
電信號被無線傳輸到附近的可穿戴設（如智慧手錶），可穿戴設備同時也是給感測器無線充電的裝置。晶片上的另外兩個感測器則負責測量背景信號和 pH 值。為了保證酒精讀數更準確，這兩個感測器已被取消。
研究人員在設計時，盡量將功耗降至最低，共 970 納瓦，大約是智慧手機通話時功耗的百萬分之一。「我們不想看到晶片對可穿戴設備的電池壽命，產生明顯的影響，」霍爾說：「我們不希望在植入了感測器的皮膚部位，出現大量發熱，也不希望有潛在毒性的電池。」
這種超低功耗晶片的工作方式之一，是透過一種稱為反向散射的技術傳輸數據。當附近有智慧手錶這類設備，向晶片發送射頻信號，晶片則將數據修改，並返回反射信號給智慧手錶。
研究人員還為晶片設計了超低功耗感測器讀出電路，將測量時間減少至三秒，從而降低了功耗。
研究人員已完成體外環境對植入人體的模擬測試，主要通過將乙醇混合在稀釋的人體血清再植入豬的皮膚下。
為了將來的研究，研究人員計劃在動物活體上進行晶片的測試。Hall 的團隊與在加州聖地亞哥 Qualcomm Institute Innovation Space 成立的新創公司 CARI Therapeutics，在加州聖地亞哥專攻物質濫用障礙個體治療的成癮精神病學家 Carla Marienfeld 博士開展合作，優化下一代康復監測晶片。Hall 的團隊正在研發這種可以監測體內其他分子和藥物的生物晶片。
「這是一項概念平台已被證明的技術。我們已經證明這種芯片可以用於酒精監測，但我們將研發出可以監測不同濫用物質的晶片。並且可以根據病人需求，定制監測所需物質的晶片，以提供長期的個性化醫療監測。」霍爾說。
．工業 3D 列印將如何持續改變製造業
3D Printing Is Changing the World
3D 列印正在改變世界
對於製造業未來幾年的前景展望，可以用「樂觀」這個詞來定義。這種信心的成長催化因素，很大程度上歸功於工業 3D 列印以及增材製造應用範圍的持續擴大。根據市場研究機構 SmarTech Markets Publishing 發佈的預測分析，截止到 2018 年第三季，工業 3D 列印產業的市場規模或將超過 37 億美元；到 2025 年第三季，工業 3D 列印的市場規模，或將超過 157 億美元。
這樣強勁的成長，主要來源於高分子與金屬材料的增材製造解決方案。這說明在未來，這兩種材料都將被越來越多地應用於工業級增材製造上。
但是，並非所有工業 3D 列印的技術，都得以同步發展。雖然增材製造技術，在近幾年的應用有所成長，但真正投入大規模應用的也僅在特定地區與行業。對專業技術的知識匱乏，已經成為阻礙部分企業佈署行業革新技術的關鍵障礙，例如缺乏對增材製造技術的理解 -- 這一製造業中具有顛覆性、正快速發展的技術，即便其成熟度仍有待提升。
以下是金屬和高分子材料工業 3D 列印的全球技術領導者 EOS，對增材製造趨勢的更多詳細預測。
1. 增材製造的批量生產與工廠數字化將持續加速
目前，工業 3D 列印技術已經達到了一定的成熟度，使得在批量生產中，增材製造組件和成品組件成為現實。這主要是由於增材製造生產零部件的高品質及其可複製性。
現在，該技術已經可以用於批量生產。同時，增材製造應用領域的擴大也引出了新的話題：需要新的解決方案，來滿足新的客戶需求。問題的關鍵不僅限於在哪些應用下，增材製造可以取代傳統製造方式；相反，客戶的需求傾向於將增材製造技術，整合到現有生產環境中，將增材製造與傳統製造技術相結合，並不斷優化數據流與零件生產流程。
其他因素也包括可用的材料組合，提高系統生產力，顯著降低單個部件成本，並提高自動化水準。簡要來說，就是將傳統製造方式與增材技術，整合融入數位網路中。
EOS、戴姆勒及 Premium Aerotec 公司，為推動發展新一代增材製造技術的「新一代增材製造」 (NextGenAM)合作項目，就是一個例子。該項目的願景，是推動整個工業 3D 列印的自動化進程。項目組成員將嚴格檢驗，整個增材製造過程，包括從金屬粉末的供應，到製造完成後的加工處理過程等。
三家公司希望此舉能夠幫助其發揮成本優勢，也為將來進行大規模增材製造生產打下基礎。
這些轉變是在未來幾年中，工業生產正在發生根本性變化的情況下產生的。在工業 4.0 的背景下，隨著整個產業鏈上合作模式的普及，以及製造過程持續數位化，企業的目標將是創建數位化連接的智慧工廠。
在未來工廠中，EOS 提供的工業 3D 列印解決方案，將與感測器系統、機器人技術與人機通信，一起發揮著關鍵作用。
2. 增材製造相關教育訓練即將開展
掌握工業 3D 列印相關知識的企業目前為數不多，這是阻礙廣泛應用增材製造的因素之一，而這一現狀將在未來發生改變。
安永在 2016 年的一項研究顯示，每 4 家企業中就有 3 家並不瞭解 3D 列印技術，將會給他們帶來怎樣的收益，比如在成本效益、靈活性、以及產品和組件的創新性發展方面等。
由於一些機構自身往往無法應對這一轉變，因而針對 3D 工業列印項目，如何規劃和實施的咨詢工作尤為重要。
EOS 的增材思維咨詢服務部門，將一些必要的增材製造知識，帶給那些希望投資於工業 3D 列印領域的企業，重點教育如何降低投資風險，以及提高企業競爭力。
該部門還針對不同企業的特定需求，客製化開發並執行增材製造扶持計劃，力爭迅速而務實地傳播知識，從而在短期內取得切實成果。EOS 期望 2018 年起，咨詢部門不僅將繼續快速成長，甚至能夠提速發展。
3. 工業 3D 列印的顛覆性將因地區和行業差異而有所不同
工業 3D 列印將繼續對某些行業造成顛覆，但程度有所不同。同樣，不同區域應用率也有所高低。儘管北美和歐洲在工業 3D 列印的道路上已經走得很遠，但亞太地區部分企業，現在仍剛開始著手開發有關 3D 列印的項目。
應用行業層面，航空航太、醫療健康等一些把控嚴格的行業，已經很快意識到工業 3D 列印的優勢，正如火如荼量產著零組件，甚至是核心零組件。
相比之下，汽車行業則稍有落後。不過從 2018 年起，汽車行業將開始趕超其他行業，透過投資 3D 列印技術，來生產一些專業化的零部件。EOS 預計，目前多用於豪車和一級方程式賽車的 3D 列印部件，未來將會越來越多地應用到普通車輛上。
最近的案例就是 MINI Yours Customized 項目，MINI 的買家可以客製化自己的車輛零組件，比如側舷窗、內飾、LED 門投影儀等，只有透過 3D 列印和雷射刻字等，革新的製造方法，才能到達這種程度的客製化。
隨著創新週期不斷縮短，3D 列印應用滯後的行業，需要迎頭趕上，同時一些機構和企業，在未來幾年中也需要迅速靈活地，應對不斷變化的市場和客戶需求。從 2018 年起，企業不僅需要穩固現有的商業模式，還需要開拓新的業務線，以增強盈利能力來保持企業競爭力。
在這一過程中，工業 3D 列印技術這樣的創新型科技，在為企業提供了技術支持的同時，也顛覆了目前的業務模式。工作環境的變動，也要求員工有更強的靈活性。儘管這樣的轉變頗具挑戰性，但它也帶來了許多新的機會，至少在未來十年間，轉型重點將放在設計與製造層面。
總結
EOS 預期自 2018 年起，工業 3D 列印將取得重大進展。該項技術正日臻成熟，一部分行業已經應用於批量生產，另一部分行業也已有所探索和掌握。
然而，技術僅是一方面，只有當企業和員工對工業 3D 列印的認知和理解加深、轉變思維方式，那才是變革最非常重要的環節，才能幫助企業在未來幾年保持競爭力和創新力。
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．智慧包裝應用趨勢解析
What Is Smart Packaging?
什麼是智慧包裝？
來源：中包聯盟產業共享平台
隨著工業 4.0 概念的到來，食品包裝也逐漸走向高端化，智慧包裝開始走進人們的視野中，要說智慧包裝智慧在哪，最關乎的就是食品安全問題，智慧包裝能檢測食品的品質，或者是鑒別真偽，在最大程度上保障消費者的權益，實現產品可追溯功能。
智慧包裝市場前景大
美國知名市場調研機構 Freedonia 曾發表一篇名為《活性及智慧化包裝》的研究報告稱，隨著人口老齡化進程的不斷推進，美國包裝市場智能化的趨勢正在日益擴大。據預計，2017 年美國智能化包裝市值將達 35 億美元。未來 3 年，其復合年成長率為 8%。報告指出，2012 年食品和飲料領域是智慧化包裝行業的兩大終端市場。
據預測，隨著美國老齡化問題的日益突出，藥品包裝有望成為該國未來幾年該國智慧化包裝成長最快的應用市場。
全球智慧包裝發展差異化
一般國外僅將溫度-時間歷史記錄標識（TTI）、被包裝食品內微生物滋生指示標識（MGI）、光致變色指示標識、受到實體衝擊標識、滲漏、微生物污染標識、無線電射頻標籤（RFID）、DNA（脫氧核糖核酸）標籤等定義為智慧包裝；而將氣調包裝、抗菌包裝、乙烯吸附包裝、吸氧包裝、自加熱/自冷卻包裝、異味的吸附包裝、芳香味的釋放包裝、吸濕包裝等定義為功能包裝。
在功能包裝方面，氣調包裝、芳香味的釋放包裝還比較成熟；氣體吸附類型包裝（吸濕、吸乙烯、吸氧）一般採用香袋的形式，技術含量不高，而國外開發出的氣體吸附包裝，已可將無毒的吸附劑共混到薄膜樹脂內部；其他的功能包裝和很多的智慧包裝在還幾乎處於空白。
此外，在這些智慧包裝中，RFID 電子標籤是民眾較為熟知的一個領域。在物流、包裝、零售、製造等行業有較多應用。智慧辨識技術在一些領域（如藥品、高檔食品）會得到應用，但還不會成為 RFID 電子標籤的消費大國，因為根據廣大人民群眾的消費水準，智慧辨識技術尚未進入百姓的日常消費市場。
．蘇黎世大學打造多類避障無人機，鑽窗戶也不在話下
Autonomous Quadrotor System for Robust High-Speed Flight Through Cluttered Environments Without GPS
賓夕法尼亞大學 Vijay Kumar's Lab 發佈的研究成果，他們僅僅透過機載定位，就可以讓四軸無人機快速通過狹小的縫隙。這個重大研究成果，意味著無人機可以不再依賴外部定位系統，實現自我避障。值得一提的是，在這項研究中，無人機可以預先提供這個狹小縫隙的位置和定位資訊，而不是在鑽進去的時候才能做出辨識。
蘇黎世大學機器人技術，和感知研究團隊的帶頭人 Davide Falanga, Elias Mueggler, Matthias Faessler 和 Davide Scaramuzza 教授，分享了一些他們投給 2017 年 IEEE 機器人與自動化國際會議（ICRA）的研究成果。他們的研究中涉及到的無人機具備與上文提到的自動避障無人機相似的功能，但功能的實現不是都靠機身搭載物（包括感知障礙），這就是它們在自動化開發上的一些突破。
上圖就是蘇黎世大學研發團隊在實驗中用到的四軸無人機。（1）機載電腦；（2）向前的魚眼攝影機；（3）TeraRanger One 遠距離感應器；（4）向下攝影機；（5）PX4 自動飛手。發動機可以傾斜 15 度，提供三倍的偏航控制，同時集體推力只會降低 3%。
為了讓這些無人機在體積比它們大 1.5 倍，且兩側邊緣距離僅有 10 釐米的縫隙間飛行，研究團隊使用了 752 x 480 像素、搭載了 180 度視場的透鏡，和一個型號為 PX4FMU，搭載了慣性測量裝置和用機器人操作系統（ROS）的智慧手機級別的單板機 Odroid XU4 電腦的自動駕駛儀。在通過縫隙之後，無人機會使用向下距離感測器和攝影機，保持自身穩定。所有的感應和計算過程，都是在無人機機身上實現的，這意味你可以在居家環境中完成整個操作過程。
儘管整個平台是客製化的，但是大部分硬體都是標準化的。其中一個引人矚目的調整是，無人機的旋翼傾斜了 15 度，這在對推力沒有影響的情況下，將偏航控制提高了三倍。強大的偏航控制非常重要，因為四軸無人機在接近縫隙時，角速度最高可達每秒 400 度。
真實世界中，無人機穿過窗戶的全過程是這樣的：首先，無人機會通過它身上搭載的攝像機對縫隙進行定位。接著，它會計算出一個可以通過縫隙的軌道，這個軌道要讓無人機離邊緣越遠越好，同時也要讓這個縫隙被無人機的攝影機，捕捉到越多越好。這個軌道基於縫隙橫斷物，所以無人機要能夠高速移動且實現側偏的定位，這麼一來，系統就需要找到第二條軌道，它可以讓無人機平穩懸停後，在縫隙中穿越軌跡。如果將這兩個軌道放在一起，就可以確定通過縫隙的路徑了。
一旦無人機向縫隙前進，它會盡可能地保證它的攝影機瞄準縫隙的邊緣，持續更新和它嘗試要鑽進的空間的相關狀態估計，並且盡可能地重新規劃軌跡。假設它順利通過了縫隙（成功率大概是 80%），最後一步就是讓自己從瘋狂的速度和定位中恢復過來。
這樣的技能非常酷炫，但很難讓人不對機器人自行完成各種感應和計算的重要性大肆渲染。當然，想要將這些技能應用到現實世界中，還是存在一些門檻的：這不僅僅是讓無人機穿過窗戶，更是教會它們如何在任何環境下（從熱帶雨林，到城市地貌，到你的臥室），可靠地快速通過各種障礙。
以下是 IEEE 採訪 Scaramuzza 教授的全紀錄。
IEEE Spectrum：在研發過程中，你們遇到的最大的挑戰是什麼？
Davide Scaramuzza：我覺得最大的挑戰是將感知和控制結合起來。要知道，人們總覺得這兩部分是分開的。實際上，要機器人針對縫隙實現定位，需要確定一條軌道，它可以讓四軸無人機永遠面朝縫隙，而且可以在處理各種不確定狀態的時候，遵循車輛動力學原理，重新規劃軌道。
另外，在通過縫隙的過程中，無人機需要與縫隙的邊緣保持盡可能大的距離，防止碰撞。將所有限制，融合到一個簡單的軌道規劃問題上，是非常重要的，因為當無人機飛向縫隙的時候，可行軌道的數量會大大降低。另外，當無人機離縫隙非常近的時候，它就看不到這條縫隙了，這讓它可以在沒有任何視覺反饋（即全盲）的情況下順利通過縫隙。
我們可以用兩個步驟解決這些問題。我們計算了一條可以讓無人機在全盲條件下通過縫隙的方法，這多虧了縫隙長度較短，以及它需要預先輸入數據（即給定幅度和零角速度）。要通過縫隙，我們使用了生成軌道法，它讓我們可以估測多個備選軌道，針對每個備選軌道，我們會計算無人機和裝載的攝影機的最佳定位，以及縫隙方向。
在短時間內，我們會選擇最佳軌道，它可以保證縫隙永遠都可以被看見，並且縫隙的中心離圖像的中心非常近。這個方法還可以讓無人機飛行得非常快，這讓它能夠接近縫隙，並且在找到更精準的角度時，重新規劃軌道。
IEEE Spectrum：無人機可以飛成一列通過縫隙嗎？它在完成這樣的表演時，會遇到什麼限制條件？
Davide Scaramuzza：如果我們改變策略，讓無人機持續快速飛進縫隙，而不是將它們固定在某個盤旋的位置上的話，它們是可以列陣飛過的。主要的限制就是無人機自身的敏捷度，這一點可以通過將它的重量/慣性，轉變成限制條件來實現。
如果使用一個小型且敏捷的四軸無人機的話，在穿過第一個縫隙之後、接近另一個縫隙之前的這段時間內，它更能保持平衡；另一方面，如果無人機非常笨重，那麼在快速通過縫隙之後，它的恢復過程要更長，也就是說要花費更長的時間它，才能重新飛過另一個障礙。總的來說，如果無人機的重量減小了，我們就可以縮短每個縫隙障礙之間的距離了。
IEEE Spectrum： 這項研究可以應用在其他方面嗎？比如避開樹木或者是路燈什麼的？
Davide Scaramuzza：當然！避開像樹木和路燈這樣的障礙，是我們接下來即將面對的挑戰。其實這些避障場景都非常相似，我們的解決方法是除了辨識外，當我們保證不會發生任何碰撞時，把槓桿的距離縮小到的極限（為了將整體飛行時間降到最短）。
IEEE Spectrum： 如果這項研究中用到的，是商業無人機或是娛樂無人機的話，會有多困難？
Davide Scaramuzza：其實並不會很難。我們只需要一個搭載在無人機身上的攝影機，一個慣性測量裝置和一台電腦。目前，幾乎所有商業無人機都有這樣的硬體配置，然後再加上合適的算法，我們就可以用它進行類似的研究了。
IEEE Spectrum：你的下一步研究計劃是？
Davide Scaramuzza：我們計劃將這項研究變得更加多元化。一方面，我們要讓無人機在不停止的情況下，通過多個縫隙；另一方面，我們會讓縫隙動起來，或是在靜止的縫隙上安置懸浮荷載。最後，我們希望它能夠在樹木、槓桿，和其他類似的障礙物之間實現通行。
via IEEE Spectrum