Apr. 22, 2025

打開智慧工廠的魔法之門：OPC UA讓IIoT暢行無阻！

前言：AI浪潮加速技術演進，整合鴻溝日益擴大

智慧工廠所面臨的挑戰

為因應現今少量多樣的訂單需求，許多工廠都走向智慧製造的生產型態，其中為滿足智慧製造的需求，往往需要增加許多彈性的設備，更是增添許多控制、資料傳輸的需求。

這樣的前提下若是設備的品牌、支援的通訊界面無法統一，往往會造成工程端在開發、維護上的難度與成本的增加。

現今的通訊界面

當今的工業通訊界面種類繁多，各家設備廠商如 Siemens、Keyence、Mitsubishi、Omron 等，往往採用自有或特定協定（如 Profibus、EtherNet/IP、CC-Link、Modbus 等），上述幾個通訊界面是無法互相溝通的，導致設備間缺乏一致的資料交換標準，增加系統整合的難度與成本。隨著智慧製造與異質系統整合需求上升，尋求一種中立、跨平台的通訊協定成為業界趨勢。

因此，OPC UA 應運而生，成為眾多通訊協定中的關鍵橋梁。它具備跨平台、跨廠牌、具備高安全性與彈性資料模型等優勢，能有效打破設備之間的資訊孤島，實現從感測層到雲端的無縫整合，為工業自動化與智慧製造鋪出一條標準化的通訊之路。

什麼是 OPC UA？

OPC UA（Open Platform Communications Unified Architecture）它旨在提供一個統一、跨平台、具擴展性與安全性的工業通訊標準，打破資訊孤島、突破以往各品牌設備獨立通訊界面的鴻溝，促進異質系統間的協作。

OPC UA 是由 OPC Foundation 所推出的新一代標準，相較於舊版 OPC（如 OPC DA、HDA 等）依賴 Windows DCOM 架構，OPC UA 採用現代網路技術，可在不同平台上運行（如 Windows、Linux、嵌入式系統），並支援多種傳輸協定（如 TCP、HTTPS、WebSockets）。它以Server / Client 架構為基礎，允許裝置將內部資料以標準格式提供給外部系統讀取，同時具備物件導向的資料模型設計，不僅能傳送數值，更能描述資料的意義、結構與關聯。

此外，OPC UA 也高度重視資訊安全，內建加密傳輸、使用者驗證與訊息簽章等機制，滿足智慧製造與 IIoT 環境中對安全的高度要求。

透過 OPC UA，工程師能更有效地將來自不同廠牌與平台的設備資料整合至 SCADA、MES 或雲端系統，減少繁複的轉換與維護負擔，實現真正的互聯互通。這也正呼應了當代產業對於「標準化通訊語言」的迫切需求。

OPC UA的應用場景

OPC UA 的應用橫跨各種工業場域，特別適合處理多品牌、多平台設備整合的場景。舉例來說，不論是在傳統製造業中、電子製造產業或是半導體產業，一座工廠可能同時使用來自不同品牌的 PLC 或控制系統或是各種驅動設備，這些設備各自採用不同的通訊協定，整合難度極高。透過導入 OPC UA，這些異質設備可以統一以標準格式提供資料，讓上層如 SCADA、MES、ERP 等系統得以輕鬆接收與整合，提高整體資訊透明度與管理效率。

其眾更值得一提的是工業物聯網（IIoT）。隨著邊緣運算與雲端分析的興起，OPC UA 能作為資料收集的標準介面，將邊緣設備的資訊安全且穩定地傳送至雲端平台，支援 AI 分析、儀表板視覺化與決策系統。

整體而言，OPC UA 為企業帶來的好處不僅是通訊協定的統一，更包括系統整合成本的降低、資料品質的提升、安全性的保障，以及為未來智慧工廠打下標準化的基礎。它不只是一個通訊工具，更是實現工業數位化轉型的關鍵助力。

OPC UA應用範例

下圖是以往的工廠設備設計作法與統一使用OPC UA介面開發所帶來的差異，其中因設備與網路層所支援通訊界面不同，造成會有兩個或是兩個以上的架構存在系統中 :

如上兩表差異，透過統一的通訊界面可以使架構單純，可大幅降低開發與維護成本。若以上文中所提及的智慧工廠進行數位孿生應用作為範例架構如下圖：

OPC UA與其他通訊協定比較

在智慧製造與工業數位轉型的趨勢下，系統間的互通性已成為不可忽視的關鍵課題。過去各廠牌設備各自採用封閉或專屬通訊協定，不僅造成整合困難，也限制了資訊的流通與應用深度。而 OPC UA 的出現，正是一項具有里程碑意義的改變——它提供一套開放、中立且具擴展性的通訊架構，讓不同品牌、不同平台的設備能以一致的方式溝通，實現真正的資料整合與應用落地。

透過 OPC UA，企業不再受限於特定廠商的技術生態，系統整合變得更加靈活，無論是導入雲端服務、部署邊緣設備，或建置跨廠區的集中監控平台，都能在統一標準下順利推進。更重要的是，OPC UA 所具備的安全機制與語意資料模型，也為未來 AI 分析、預測性維護、智慧調度等應用建立了良好的基礎。

邁向標準化與互通的未來，不只是技術的選擇，更是產業升級的關鍵一步。隨著 OPC UA 的日漸普及，企業將更有能力擁抱快速變化的科技環境，打造更智慧、彈性且具競爭力的製造體系。