【有恆為 AI 成功之本】智慧製造全景圖第一版發表

跟幹部籌劃過程中想到 ,可以幫助中小企業數位轉型的方法,就是製定一張智慧製造全景圖,讓中小企業可以按圖查到自己想做數位轉型時,可以合作的廠商。
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REUTERS/達志影像
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在 2020 年 8 月中華亞太智慧物聯發展協會第一次年度研討會【AIoT 數位轉型第一步 - 製造業如何從 0 到 1】之後,我就開始跟協會的幹部們籌劃下一次大會,而過程中想到可以幫助中小企業數位轉型的方法,就是製定一張智慧製造全景圖,讓中小企業可以按圖查到自己想做數位轉型時,可以合作的廠商。

這樣的全景圖必須有對應的分類架構,而談到製造自動化常用的架構,國際自動化協會 ISA-95 與 IEC/ISO 62264 定義了「企業與控制系統整合架構」。這也是業界常常拿來應用的架構。

圖一:企業與控制系統整合架構圖

最近發現在歐盟已在 2021 年七月提出「碳邊境調整機制」,對高碳排產品輸歐得課碳關稅,第一波包含肥料、電力、水泥、鋁以及鋼鐵。中小製造企業面對 ESG 需求以及減碳現實,原物料被課碳關稅必然會轉嫁到成本上,這些都會造成中小企業成本上升。加上金管會為了對應此「碳邊境調整機制」,決定從 1/13 起,宣布「上市櫃永續發展路線圖」,從 2023 到 2029 年,採四大階段來達到全體上市櫃公司做「碳排查」。在此壓力下,還沒開始數位轉型之企業迫切需要開始數位轉型三階段之數位優化:裝上感測器以盤點能源使用。短期為減少衝擊及最佳化電力消耗,長期為公司減碳需求,以及因應公司數位轉型需求。故在 2022/1/12 中華亞太智慧物聯發展協會第二次大會【AIoT 數位轉型產業 AI 化實務】,我發表了圖二這份「台灣智慧製造產業全景圖 2022」,以方便中小企業找到自己數位轉型可以滿足需求的合作廠商。

圖二:台灣智慧製造產業全景圖 2022

而這份全景圖的廠商名單資料來源是基於經濟部工業局核可技術服務能量輔導廠商名單、2020 年台灣產業地圖內容、2021 年底台灣自動化與自動機器人展參展廠商名單,再針對薄弱處補進了其他來源以強化。

以下就各個 Level 為什麼挑選這些類別來說明:

Level 1 是「感測與資料收集」,分成真正在底層作業具備感測器的「工具機」、「工業機器人」,以及「AGV(自動導引車)」三個類別。

Level 2 是「設備與流程控制」,這個部分最主要強調的是機器設備透過聯網獲取數據,並且可以利用數據達到設備的預測性保養維護,不會等到機器壞掉才去保養。故這個部分也就對應到「生產設備聯網與資料獲取」,以及「設備故障預測、預測性維護」。

Level 3 是「製造操作管理」,工業 4.0 就是要讓工廠使用人工智慧來做生產自動化,甚至檢測自動化,對應到「工廠自動化系統」(如 CIM 電腦整合製造,以及 MES 製造執行系統),「工程 / 製造資料分析系統」(重點是使用得到的數據來做分析,這個部分很多廠商使用 AI 機器學習),以及「品質檢測、疵檢瑕測 」(例如使用 AOI 自動光學檢測或其他檢測方式)。

Level 4 是「商業系統」,這個部分已經不只是工廠產線,而是以公司的系統觀來看所有系統:從訂單來看生產排程,就會對應到「生產排程自動化」(如 APS 先進規劃與排程系統);而做好生產等商業活動,更需要處理工廠設備等資源管理,也就是對應「全面資源管理」(如 OEE 整體設備稼動率);而為了做好排程要將供應鏈管理好,物料才能順利且有效率地進入工廠內,這對應到「協同供應鏈管理(如 SCM 供應鏈管理)以及為了順利生產,要確認倉庫庫存,管理良好才能讓生產順暢,這對應到「倉儲庫存管理自動化」(如 WMS 倉儲管理系統)。

Level 5 是「治理與規劃系統」,講到規劃系統,大家想到的會是 ERP 企業資源規劃,故對應到「企業資源整合」;而強化跟客戶的關係,並由瞭解客戶而能夠預測市場,這對應到「客戶管理與市場預測自動化」(如 CRM 客戶關係管理),而更進一步從獲取到的營運與商業數據中思考,可以做到「市場預測與商業分析」(如 BI 商業智慧);製造好的產品上市後,更要做好「產品生命週期管理」(PLM,Product Lifecycle Management)。

這樣的分類方式也是電子時報過去兩年報告「DIGITIMES 2020 年台灣製造業智慧化調查:發現與建議」以及「DIGITIMES 智慧製造大調查 2021」使用的方式:電子時報依此架構及類別訪談國內製造業廠商,統計得知廠商在智慧製造上各類別的進展,而大家也可以從電子時報的調研報告中了解台灣在這方面相關的進度。

製造業的數位轉型的進展在新冠肺炎疫情中加速,而歐盟在 2026 年 1 月 1 日開始課徵碳關稅,世界各國強調低碳經濟,這讓數位優化的需求加強,希望此「智慧製造產業全景圖 2022」能夠協助中小企業早日數位升級,以應付此壓力!

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責任編輯:Mia
核稿編輯:Chris

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開發者享受 CI/CD 價值!運用 Amazon EKS 整合 GitLab 創建自動化部署

企業如何在 Amazon EKS(Elastic Kubernetes Services)上使用 GitLab 創建自動化部署,減輕人力負擔,提升專案服務運作效率?
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所謂現代化智慧 IT,所有工程師最希望的境界,莫過於只要輕鬆點幾下設定,系統就會自動跑起來,管理者再也不用隨時待命在機台旁邊,從此工作悠哉又快樂!儘管這樣情境還沒到來,但隨著敏捷式開發的流行,除了 DevOps 人員,有越來越多開發者將 CI/CD 概念融入到工作流程當中,例如從 build code、執行 unit test、到部署應用程式。

打造第一個在 AWS 上的應用程式

上述種種反覆步驟自動化執行,也就能提昇服務品質、主動通知開發人員以減輕人力負擔,讓專案服務能持續運作。

其中,GitLab 是執行 CI/CD 常用的工具之一,也是開發者使用程式碼儲存庫的地方。為了讓 GitLab Runner 在雲端快速實踐 CI/CD,《AWS 開發者系列》透過影片分享,如何在 Amazon EKS(Elastic Kubernetes Services)上使用 GitLab 創建自動化部署。

以下節錄工作坊影音內容,幫助開發者快速理解如何運用 Amazon EKS 的高可用性且安全的叢集,將修補、部署節點、更新等關鍵任務,全部做到自動化設定。同時影片也會示範 Amazon EKS 搭配 GitLab 如何展開自動部署,幫助工程團隊實踐 CI/CD 價值。

Amazon EKS 對容器管理輕鬆簡單、維運省時省力

容器化服務越來越興盛,當容器(Container)越來越多,在複雜的微服務(Microservice)系統環境之下,運維團隊的管理成本可能相對會增加不少,為了有效調度容器部署, 導入Kubernetes 無疑是近年企業熱門的話題之一。

建構 Kubernetes Cluster 流主要可區分兩大塊,一是安排容器調度的Control Plane、另一則是容器運行時需要用到的 Worker Node。

Control Plane 裡面涵蓋有儲存狀態的 ETCD、CoController manager 、Scheduler 的調度管理、甚至是操作時進行互動的 APIServer,若是自己創建 的 Kubernetes Cluster ,需要自己安裝這些元件,後續仍需要對 Control Plane 進行相關管理、維護、升級工作。為了減少上述 Components 的繁複維護,在透過 AWS EKS 代管的 Kubernete Control Plane 部可以獲得以下三大好處。

透過 AWS 增加雲端技能 在組織發揮影響力

Amazon EKS 一鍵式部署,展現三大優勢

第一,Amazon EKS代管的 Control Plane實踐了跨AZ的高可用部署,使用者不需要擔心單一節點故障的風險。

第二,Amazon EKS 支持至少四個 Kubernetes版本,持續跟進每季 CNCF 的發佈,同時 EKS 也完全符合上游 CNCF 規範。

第三,部署 Amazon EKS 之後,可直接使用 AWS 平台上現成的服務工具,在安全性管理、網路設定方面,可以做到無縫整合。

最後 AWS 台灣解決方案架構師也提到,若想在容器環境進行 CI/CD 及應用程式的管理,可以進一步透過 IaC 整合部署 Amazon EKS 叢集,透過使用 Console、把 EKS 變成 Cloudformation 的模板、使用 AWS 所開發出來的 eksctl.io、或指令是採用 AWS CDK 可以讓開發者用自身熟悉的語言,在 AWS 平台整合 CI/CD 工具進行維運及部署 EKS。

了解 Amazon EKS 整合 GitLab ,獲得三面向價值

對開發者而言,想把 Amazon EKS 整合到 CI/CD 工具之一的 GitLab 平台上,可以看到那些實際的優勢?

在 DevOps 開發者示範工作坊當中,GitLab 資深解決方案架構師指出,GitLab 使用到 Kubernetes 技術,主要有三種搭配方法,包含 GitLab Server、GitLab Runner、以及創建 Deployment Environment。

本次示範教學會主要聚焦在 GitLab Runner 如何採取 Auto-scaled 方式進行 Build、Test、Package Apps;以及在 Deployment Environment 運用 Kubernetes 技術,做到 Auto Deploy、Review App。

正因為 Amazon EKS 能夠在 DevOps 過程提供所需要的彈性計算資源,幫助開發者在 GitLab 平台上面獲得以下三個層次的優勢:

  • 在 GitLab 內建的部署工作流程當中,自動生成整套 CI/CD 最佳實踐腳本。
  • Review App 過程,從 Merge Request 中可直接訪問應用程式 /App 的 UI 介面,並且根據 Git branch 名稱、專案名稱,自動生成 Review App 的 URL,以及在 Merge 前的最後防線進行 Approval 檢查。
  • 加速 CI/CD 流水線,GitLab Runner 運行時候還可藉由 Amazon EKS Cluster 進行 Auto-scaled 的支援。

Amazon EKS 整合 GitLab ,需要兩大流程

影片最後,GitLab 資深解決方案架構師示範如何把 Amazon EKS 整合至 GitLab 執行 Auto Deploy,主要可分為兩大區塊流程,第一部分聚焦在 Amazon EKS cluster 的設置,第二部分則執行 Auto Deploy 設置。

第一塊可拆分為四個階段,首先教學怎麼創建 EC2 節點的 EKS cluster,第二階段示範把 EKS Cluster 連接到開發者的 GitLab Instance、Group 或 Project,下一步則使用 Cluster Management Project Template 創建一個 Cluster Management Project,以及最後一階段透過 Cluster Management Project 自帶的 Helm Chart,安裝在 Cluster 所需要的內建 App。

第二塊執行 Auto Deploy 設置,針對需要部署的 App 創建一個 GitLab Project,接著再把 gitlab-ci.yml 添加到 Project,並從 Web IDE 選擇及導入 Auto Deploy 的 CI 模版,讓 GitLab 自動生成最佳實踐的整套流水線。

幫助開發者更了解 Amazon EKS 整合 GitLab 的 QA 系列

Q:使用 Amazon EKS 之後,如何更有效率或優化資源去配置 Worker Node 的機器數量,以及如何有效空管開發維運的成本?

A:Kubernetes 除了本身有 HPA(Horizontal Pod Autoscaling)可根據使用程度自動調整資源流量,另外也能延伸使用 AWS Auto Scaling 方案,針對可擴展資源去設定自動擴展管理。另外在成本管控,雖然 Amazon EKS 會收取額外管理費用,但可透過 AWS 平台的 Calculato r計算每個 EKS 的價格,你會發現自動化部署及管理的費用,相對工程師人力的成本更加便宜。

Q:越來越多客戶考慮把現有 Application 變成容器部署,大多是爲了加快部署的效率,那麼變成容器模式之後,對 CI/CD 的工作流程有什麽影響嗎?

A:運用容器技術最直接的效果,可以讓應用程式的環境更一致化,例如 testing 環節、stage production,讓容器避開一些差異問題。至於 CD 部分要 delivery 一些 usage 不太一樣的時候,容器會幫忙做配置,所以 CI/CD 對容器的效益是相輔相成的。

Q: 客戶在開發流程漸漸會把 Infrastructure 變成代碼或文檔,是不是可以把程式碼跟現有的應用程式的 CI/CD 流水線整合在一起,達到一套完整的 CI/CD 部署流程?

A:觀察目前市場作法,主要分成兩個階段去做整體部署。如果規模比較小的團隊,會把 Infrastructure 代碼跟 App 代碼分開,在管理上會比較靈活;如果企業規模比較大,會有另外一個 Infrastructure 團隊來控制部署事情,這種情况之下,APP 的項目會生成一個 APP package,主要做到 delivery 這個階段爲止。而 Infrastructure 的項目會指定把需要版本的文檔,部署到他們的 Kubernetes Cluster。

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