2014年10月30日 星期四

有趣的3D列印技術

    如果說雕刻是減法的藝術,那麼目前流行的3D列印便是加法的藝術了,它透過逐層堆疊的方式來「印」出立體物品,讓原本只是想像在我們腦海中或螢幕上的平面設計圖能夠迅速的具體呈現在我們面前,因此有人認為3D列印技術將帶來一個「自造者時代」,也就是自己的產品自己製造的時代,甚至於把3D列印比喻為第三次的工業革命。
其實不止市面上常見的堆疊列印方式,其它還有很多有趣且饒富創意的方法已經應用在3D列印中,本文的部份內容來自碁峯所出版的「3D列印大未來」一書,以及我在網路上找到相關的文章,另外我還補充一些自己的想法和觀點,希望對於不熟悉3D列印但又想瞭解的同仁能有幫助。
  1. 3D列印方式:

  我們可以想像一個實體物品是由無數的薄片所堆積而成的,每個橫切的薄片擁有不同的形狀和邊界,如果我們用將這些切割好的薄片再依照原先順序層層堆放回去,那麼就會形成原來的物體,就好像一片片的洋芋片可以還原成本來的馬鈴薯一樣,3D列印便是透過這個方法先利用材料層層的製作並堆疊成實體,目前我們已經發展出很多的方法和技術來實現這種3D的列印方式,使用的材料也相當多元,可以是紙張、塑料、金屬粉末、陶瓷等等。   
  下面我們來分別看看這些3D列印技術是如何實現的:

A)擠壓沉積法

顧名思義,擠壓沉積法就是將列印材料以液態或半液態形式從噴嘴擠出來,推積在所需要的位置上來完成製造程續。(左圖為擠壓沉積法示意圖,右圖為其耗材)
http://media.whattheythink.com.s3.amazonaws.com/images/140703pellowimage001.png http://www.retrevo.com/content/files/images/ec/130110_3dPrinters3.jpg
  1. 熱熔沉積成型(Fused Deposition Modeling, FDM)

  這項技術由Scott Crump所發明,後來他成立了Stratasys公司,目前已成為全球最大的3D印表機製造商;熱熔沉積成型技術的作法是透過機器將細條狀的熱熔性材料加熱予以融化,再經由噴頭擠噴出來,這些熱熔材料沉積在板子上或是前一層已固化的材料上,當溫度低於固化溫度後便開始固化,經過一層層堆積之後形成最終成品。  
  1. 熔絲製造(Fused Filament Fabrication, FFF)

  由於熱熔沉積成型及其縮寫FDM已經被Scott Crump註冊為商標,因此後來RepRap採用了類似的技術但是稱其為「熔絲製造(FFF)」,此方法與FDM幾乎相同,但最大的不同是FFF使用的材料形狀是絲狀而非FDM的條狀,以避免商標與專利的衝突,RepRap後來將此技術開源免費釋放給外界使用。
  熱熔沉積成型是目前3D列印的主要技術,因為它的原理簡單技術可靠,因此自從2009年Scott Crump的這項FDM專利到期之後,再加上RepRap團體努力將FFF技術開源,因此很多低價位的3D印表機便出現了,所以我們現在在市面上可以看到很多價廉物美的3D印表機,它們幾乎都是採用FDM或FFF的技術。
  不過我們也很容易看出FDM/FFF的缺點,首先就是它所能使用的材料有限,侷限於熱塑性塑膠或可熔化的食材(如巧克力)等,另外就是它不能直接列印空心的架構,必須先在空心處予以支撐才能列印(因為材料必須層層堆疊,所以下方必須有支撐物才能持續列印)。

B)顆粒燒結法

顆粒燒結法的發展其實比熱熔沉積法更早出現,它是最早應用在快速原型製造的技術。這種技術的作法是首先在平台上鋪上薄薄的粉,利用印表機噴頭噴出膠水,將所需的部分黏著在一起;接著再往上鋪 1 層粉,再度噴出膠水將粉末黏著。最終膠水四周未被噴到的粉末被吸走回收再利用,被膠水黏住的部分就會是立體物件。
由於顆粒燒結的成形過程可以依靠部份已熔合的物體周圍之未熔合的粉末來產生支撐強度,因此對於物件的突出或空心部分不需支撐,所以這種方式可直接列印出空心的物品。
 根據採用的方法不同,顆粒燒結法還可細分為如下四種技術:
  1. 粉末層噴頭3D列印(Powder bed and inkjet head 3d Printing, 3DP)

  以粉末狀的材料,例如石膏、黏土、沙子甚至於水泥等等,利用噴頭噴出黏合劑在這些粉末上,將其一層層黏合成型,所以透過這種技術可以完成雕塑作品,甚至於一棟房子的列印;而且我們還可以將顏色加到膠水之中,讓凝結的白色粉末呈現膠水的顏色,所以利用四組CMYK彩色膠水的噴頭就可以利用3DP技術製作出全彩的物件。下圖是一個3DP製造的示意圖,我們可以看到它是如何印出一個物體。
http://web.mit.edu/tdp/www/images/cycle.gif
  1. 選擇性雷射燒結(Selective Laser Sintering, SLS)

  將膠水換成雷射,粉末耗材也加入黏合劑,那麼利用雷射光照射讓粉末內部的黏合劑加熱到一定溫度之後將它們黏著在一起,這種方法稱為選擇性雷射燒結,使用的材料從塑料到金屬粉末皆可;請參考下圖,我們看到雷射光照射之處便會黏結成固體,最終形成我們需要的成品。
http://rapidprototypingservicescanada.com/assets/uploads/images/SLS_Diagram.png
  1. 直接金屬雷射燒結(Direct Metal Laser Sintering, DMLS)

  如果我們將將SLS的雷射功率再加高,並且將金屬粉末的堆疊與雷射的灼燒連動起來,僅在需要的地方佈置材料粉末,這便是直接金屬雷射燒結技術。由於這種雷射高溫幾乎可熔化任何的金屬或合金,所以DMLS技術經常應用在某些難以加工的金屬部位,例如必須一次加工成型的鈦合金。目前DMLS已逐漸成為3D列印中金屬類材質的列印主流。
http://images.gizmag.com/inline/sintercore-auxetik-3d-printed-muzzle-brake-inconel-7.jpg

  1. 電子束熔化成型(Electron Beam Melting, EBM)

  如果我們再將SLM 的雷射換成電子束,以波長更短的電子束來代替雷射等可見光,這會使得製造過程更為精準,厚度精度可控制到0.05mm;但由於此技術必需預熱金屬粉末並且需在真空下進行製作,因此比較適合以一些容易氧化的金屬(鈦)做為材料。
http://www.osti.gov/home/sites/www.osti.gov.home/files/images/Figure%201_0.jpg

C)分層製造法(Laminated Object Manufacturing, LOM)

  此方法稱為Laminated Object Manufacturing(LOM),電腦王網站對於此技術的解釋很棒(http://www.techbang.com/posts/18161-3d-printer-technology-talk),摘錄如下:LOM的印製過程相當類似點陣式印表機的列印方式,點陣式印表機利用撞針打到色帶上,色帶再打到紙上將墨轉印;而 LOM 則是將色帶換成塑料薄膜、撞針替換成雷射或刀具,利用雷射或刀具將塑料薄膜切成所需形狀,再一層層使用膠水黏貼,堆出立體物件(請參考下方的LOM示意圖);因此理論上說來,任何材料都可使用在LOM系統內,包含了紙、塑膠、金屬、複合材料和陶瓷等,而目前LOM應用最多的是紙類的材料。
http://www.bpaper.org.tw/wp-content/uploads/2014/07/bpaper_03-1-3D-printer-manufacturing_07.jpg
  由於LOM製程僅需黏合、切割等物理動作,並不需要像其它技術進行相關的化學反應(如燒融、燒結、固化)等過程,且僅需繪製切割邊界而不需掃描物體每個截面,因此列印速度相對來說較快。

D)光感蝕刻法

積體電路的基本製造方法是:先在需要製作電路的覆銅板上塗一層光敏樹脂,然後將要印刷的電路圖案透過光,像拍照一樣翻印在樹脂表面,洗去未固化的樹脂,最後用酸液腐蝕掉裸露的銅板部份,而光感蝕刻法的靈感便是來自於此製造方法。
下面是兩種光感蝕刻法最具代表性的技術,這兩種方法相較於其它的3D成型技術的發展時間較晚,但是由於列印速度與成品精細度比起FDM/FFF更好,且隨著相關的專利逐漸到期而降低了製造成本,因此被認為相當具有競爭力。

a)立體光固化成型(Stereolithography Apparatus, SLA)

  此技術由美國人Chuck Hull所開發,請參考下圖的成型方式,可以看出SLA是利用雷射光打在液體的感光樹脂表面上,形成一個非常薄的硬化光聚合物層,然後將作業平台慢慢降低,繼續打印出另一片硬化光聚合物層,直到列印完成後,瀝乾多餘的液體成品就出現了;由於雷射光點比起噴頭的尺寸小,因此SLA最小的建構層厚度可達到0.06毫米。
http://www.3dmaterialtech.com/images/sla1.png
  2014年Chuck Hull所成站的3D SYSTEM在SLA相關專利技術陸續到期,因此全球3D列印製造商紛紛搶攻SLA這項3D列印技術的市場,所以今年開始市面上已經開始出現一些低價的SLA 3D印表機了,例如已經完成集資的Titan 1: http://www.bnext.com.tw/article/view/id/32394、還有Pegaus:http://www.hwdio.com/pegasus-home-3d-printer/等等。

b)數位光處理(Digital Light Processing, DLP)

DLP技術原理與SLA相近,但並非如同SLA般用雷射光從橫切面進行固化列印,而是使用一台高分辨率的投影機來逐層建構物體,DLP所使用的列印材料稱為「光源固化液態光聚合物」,統稱為「材料噴射」或「POLYJET」。
  http://hacknmod.com/wp-content/uploads/2010/11/3DPrinter.jpg
由於DLP是透過類似幻燈片般的一次性投影方式來進行每一層的固化,因此速度比起SLA快很多,而且可以精細的控制逐層下降的精度,所以可以製作出精細度相當高的成品,精度可達到16-30um。

E)各項3D列印技術的整理比較

上文中提到相當多種的3D列印成型方法,例如我們最常見也最直覺的堆疊方式,它是透過一層層的堆積來產生出成品,也有使用金屬粉末的方式,將粉末一層層的利用高熱或黏膠將之固化,最終固化的部份就是成品,也有的利用特殊的樹脂,透過特殊光源將需要的部份一層層照射使之硬化,最終去除溶液後的固體便是成品,此外還有利用各種薄片型的材料,切割出所需的外形部份後一層層黏合後成品就出現了;總之,3D列印成型的方式如此的多,透過瞭解它們的成型方法,我們發現這些方法都相當的有趣且充滿著創意!
        下面總結一下這些成型方法的比較:
技術
使用耗材
優點
缺點
熱熔沉積成型
FDM
FFF
熱塑性塑料(聚乳酸PLA、ABS樹脂)、可食用材料
  1. 製造門檻較低,是目前消費市場最受歡迎的3D列印技術。
  1. 只能列印單色或雙色物件(若需要多種顏色需增加噴頭及耗材)
  2. 空心物品列印問題(空心部份的支撐必須用列印密度較低的成型材料代替)
  3. 耗材列印過程可能會釋出有毒氣體或異味,且列印成品有熱脹冷縮問題。
  4. 為求列印速度和省料的關係,成型後物件內部通常不是實心的,而是蜂巢狀的支撐結構。
  5. 精緻度不夠,成品多需再進行手工拋光或磨平處理。
顆粒燒結法
3DP
石膏、黏土、沙子、水泥
  1. 不需支撐便可直接列印空心或有突出形狀的物品。
  1. 精緻度不夠,成品多需再進行手工拋光或磨平處理。
  2. 由於材料特性,成品的硬度不高,通常用在製作模型或公仔等物品。

SLS
熱塑性塑料、金屬粉末、陶瓷粉末、尼龍、不鏽鋼、低碳鋼、鈦、彈性材質
  1. 適合金屬材料製造。
  2. 成品的硬度與強度高。
  3. 可直接列印空心物品不需支撐。
  4. 可選用的材料種類多。
  1. 精緻度不夠,成品需再進行手工拋光或磨平處理。
  2. 由於需將粉末維持在均勻的溫度,前置與製作時間較長。

DMLS
任何合金粉末

EBM
鈦合金
分層製造法
LOM
紙、金屬膜、塑料薄膜
1. 可做出實心物體。
2. 列印速度比較快
3. 列印過程無化學過程,不會產生異味或氣體。
4. 材料選擇多,任何薄片材料皆可。
  1. 切割製造方式所產生耗材損耗較多。
  2. 無法製造多色的物品。
  3. 成品需經適當的邊修、手工拋光與處理。
光感蝕刻法
SLA
光硬化樹脂
  1. 製造出的物件精細度高且外觀光滑,不需要另行加工。
  2. 成品因耗材特性關係硬度不高。
  3. 因耗材特性所以成品具有透明效果,可用於需要透明材質的產品上
  4. DLP的成品可達到極高的精度,可用於超精細工藝品的製作。
  5. 列印速度較FDM/FFF快速。
  1. 與FDM/FFF技術一樣,會有空心物品列印問題,因此需要支撐結構
  2. 耗材成本比較貴,且未使用的耗材長時間後會慢慢變硬無法使用。
  3. DLP使用燈泡照射,需注意亮度長期使用逐漸變弱問題。

DLP
液態樹脂
  1. 3D列印的應用:

  雖然目前3D印表機的價格已經不再那麼高不可攀,甚至已經低到人人都可買得起的地步,但是它在消費端與產業界的普及程度仍然不高,更不用說引發第三次工業革命了,因此種種對於3D列印的吹捧與過度樂觀的現象,反而應讓我們冷靜的思考它的定位與未來:直到目前為止,或許3D列印已經有部份的商品應用(例如特殊化或個人化的商品應用),但是在產業界大部份的用途仍然僅侷限作為一種產品商品化之前「快速原型製造」的工具,而在消費者端,就算目前的3D印表機價格已經低到可以接受的地步,大部份家庭都不認為有購買的需要。
  主要是3D列印有著下列的侷限性,限制著它的應用與發展:

A)主要用途「原型製作」可被虛擬實境取代

  目前發展中的「虛擬實境(Virtual Reality, VR)技術」,其實它可視為取代3D列印主要用途「原型製作」的一種工具,因為如果VR技術可以將數位的3D檔案擬真讓使用者看到並感受到,那麼我們有需要再浪費時間與金錢將這個數位檔案再製作成實品嗎?就好像我們現在已經不再沖洗相片或者減少了購買紙本書的次數,因為透過螢幕便能將數位檔案展示出來,同樣的,在軟體工程師的努力之下,VR技術正日新月異,在可見的未來我們可能透過擬真方式便可以看到並感受到實體,使得3D列印的「原型製作」功能顯得不再那麼重要。

B)3D列印難以走入家用市場

3D列印的材質、色彩、尺寸大小、需後續表面處理及二次加工等等都是它的致命傷,主要是它與消費者腦海中的3D列印其實還是有一大段的距離,除非它真的能像影印機一樣,能夠直接列印出一個與實物一模一樣的複製品出來,否則除了少數對於DIY有需求的家庭(其實3D列印也只能滿足部份少量的特殊DIY需求,因為有更多的大量製造且低價的DIY可選擇)否則,對於一般家庭來說3D印表機真的一點用處也沒有。
此外,由於一般人並沒有CAD能力可以操作軟體來製作所需要的3D模型檔,因此有愈來愈多的網站開始提供下載各式不同的3D模型檔,例如Thingiverse及Shapeways等網站, 只要下載餵給電腦或印表機便能印出實物,但是愈多人下載這個3D模型檔就表示有很多人會需要這樣的物品,那麼就會有廠商基於利益因素而開模大量製造並販售,那麼,到時候你還會選擇自己買台印表機和耗材自己花時間列印嗎?而且列印品質不見得更好、花的時間和成本也更高。

C)3D列印無法滿足工廠大量生產的需求

  21世紀是一個快速消費的時代,工廠需要源源不斷的產製商品,提供給消費者使用後再以最快的速度丟到垃圾箱裏,如此經由這樣的快速製造與消費循環模式促進了經濟的繁榮,因此如何能夠快速的產出夠多的商品來滿足消費者需求是商業上致勝的因素(我們可以看到Apple的iPhone 6大量生產鋪貨以迅速滿足果粉的情況)。
    而3D列印的生產方式則註定了它應用的侷限性;傳統的生產方式是需要不同的零件組合、複雜的原材料分配、精細的分工合作,以流水線的方式從上游開始直到最終下游完成產品的製造;但是3D列印的製造方式是由下而上(或由上而下)的層層製造方式,首先,它無法一次印列出多種的原材料或鋪放不同的零件,另外每層之間還需要靠顆粒間的黏合強度,這使得3D列印會有製作時間長、製程複雜化以及成品品質不穩定的困擾,更不用說3D列印還有空間需求量大的問題,甚至於用在於零件的量產也不可行,因為目前零件生產已經達到相當專業的程度,隨便一個零件也要有幾十甚至於上百道的工藝處理,生產的複雜性不下於成品。
  因此目前在產業界,3D列印並無法應用在大量製造的成品上,但若作為某個特殊且單純材質的成品製作是有其市場的,例如在GE在美國俄亥俄州辛辛那提的飛機發動機製造工廠,其最新式的燃料噴嘴便是用3D列印來製造,此外,以目前來說,3D列印應用在一些特殊的領域更被看好,例如生物列印方面(將生物細胞堆疊成器官的技術)以及食品方面的製作方面,但若要將它用在工廠,那麼鴻海董事長郭台銘曾經說過的「3D列印只是噱頭,如果真的造成第3次工業革命,那他的郭字倒過來寫。」我認為還挺有道理的。

2014年10月24日 星期五

關於物聯網的標準

大型主機說:「全球大概只需要五台電腦就夠了」
PC主機說:「每個家庭的桌面上都應該有一台電腦」
Pocket PC說:「太大了,應該每人口袋裡放一台」
物聯網說:「每粒沙子都應該有一台電腦。」

  還記得最早的網路的起源嗎?最早可回溯到1980年代的時候,美國國防部通訊署制定了TCP/IP通訊協定,除了使用在軍方自己的DARPA網路上也提供給學術界試用,讓各大學有了一個很好的網路發展環境;持續發展到了1987年,美國國家科學基金會已經在全美各地設立了七個以TCP/IP做為通訊協定的超級電腦中心,除了提供學術界免費使用外,也酌收使用費讓企業界也可以使用這個網路,成為現代人生活上不可或缺的網際網路的基礎。
從Internet的發展歷程上我們可以發現,它和電腦主機的發展史如此的緊密,一開始是為數相當少的大型主機,接著是散居政府機關、學校、企業的微電腦群組,再來是深入各個家庭的PC筆電,到了最近幾年則是各種個人化的手持裝置爆炸性開花並取代了一部份的PC筆電,緊接著下來,現信會是你我週遭為數更多的各種物品正準備聯上網路形成物聯網IoT的時代,所以有些人開始把IoT稱作IoE(Internet of Everything)。
但是當愈來愈多的物品連上了網路,有一個顯而易見的問題跟著浮上了檯面:就是它們彼此都不認識,因為它們說的都不是同一種語言,或許你已經發現,手上的Apple Watch無法控制Panasonic智慧型冷氣、而Panasonic冷氣開啟時無法自動關閉TripleShield防盜門窗、而TripleShield防盗系統則聯絡不上Sony智慧電視而無法顯示警報訊息,像這類標榜著智慧型物件卻又彼此無法相互溝通運作的情況,正限制著物聯網未來的應用與發展。
  由於全球對物聯網的標準尚未統一,有能力制定規則的IT大廠們莫不提出自己的標準希望能成為市場採用的唯一主流,導致目前物聯網技術主要有四大陣營:AllSeen 、OIC、Thread Group以及蘋果主導的HomKit,因為物聯網技術的應用並非單一業者所能掌握,所以各聯盟都積極招兵買馬,擴張勢力。
本文主要是說明及介紹各個物聯網聯盟以及他們的技術,最後則是探討各聯盟技術在物聯架構中的差異。

物聯網的基本架構

  在開始本文之前,我們先複習一下物聯網的基本架構:從結構來看,我們知道物聯網在概念上如上圖般可以分成三個層次,由底層至上層分別為感測層、網路層與應用層(如下圖),這3層各司其職同時又環環相扣,缺一不可:
  感測層用來識別、感測與控制末端物體的各種狀態,透過感測網路將資訊蒐集並傳遞至網路層。
網路層則是為了將感測資訊傳遞至應用層的應用系統。
應用層則是結合各種資料分析技術,以及子系統重新整合,來滿足企業不同的業務需求。

三層架構是大家的共識,但是語言尚未統一

標準化之爭

目前不同產業各自發展出各式各樣的物聯網型態,這些型態各異的物聯網之間由於欠缺標準介面與共通語言,導致彼此間各自獨立無法溝通整合,在這種模式下每種型態的物聯網規模與應用都將會受到限制而無法持續發展,因此推動物聯網的標準化是一件刻不容緩的事。
不過技術的標準化可不是件簡單的任務,尤其是針對一項新興產業的標準化!就以物聯網目前使用的無線技術為例,目前市場上已經存在許多的無線標準,包括藍牙、Wi-Fi、ZigBee、Z-Wave,甚至於手機通訊的蜂巢式技術 (CDMA、GSM、LTE…)以及DECT等等,它們都已經過一段時間的應用與改良,並且應用在物聯網當中,而底層的通訊協定也是一樣,包括了TCP/IP、MQTT、HTTP、CoAP等等一系列已經在使用中的標準,然而,直到目前終究還沒有一項技術能夠脫穎而出成為大家認同的通用標準,原因或許是這些技術本身還存在著不可忽略的缺點,例如Wi-Fi的耗電問題、Bluetooth尚在持續發展、Z-Wave太過封閉、ZigBee版本太多等等,因此,目前產業界仍然持續針對物聯網提出新的標準和架構,希望能成為物聯網的主流。

目前檯面上的四大標準

我們的客廳裡有著各式各樣的遙控器用來控制不同的TV、錄放影機、音響等等設備,如果有一支萬用遙控器就可以控制所有的設備那不是很方便嗎?問題是,大家都知道標準化的好處,但是大家都不希望主控權是在別人的遙控器上。
    因此九月6日的經濟學人http://www.economist.com/news/technology-quarterly/21615067-more-and-more-devices-are-becoming-connected-will-they-speak-same就指出了目前物聯網所面臨的問題:沒有統一的溝通語言將成為物聯網發展的絆腳石,而目前各大廠之間彼此互結聯盟各自建立物聯網標準的現象,將形同以往的VHS、BETA以及Blu-ray、HD-DVD之爭,牽絆著物聯網的發展。
  下面介紹一下四個目前檯面上聲勢最大的物聯網標準:


ASA聯盟

http://www.etcentric.org/wp-content/uploads/2014/07/AllSeen_Alliance_Logo.png
  目前勢力最大的應該是AllSeen Alliance(簡稱ASA聯盟,以下稱為AllSeen),該聯盟在2013年12月由Linux基金會成立,成員包含了來自半導體、白色家電、消費電子、下游零售商的巨頭們,例如高通、微軟以及中國的海爾、韓國LG、日本松下、Sharp等等共有五十多家公司,他們擁立的技術稱為「AllJoyn」,這個技術是由高通所開發並免費轉移給ASA聯盟。
  AllJoyn是一套開放開源的軟體SDK,可支援不同的作業系統,如Android、iOS、Windows等,也相容於各式的網路系統,例如Wi-Fi、藍芽、Zigbee等等,它強調任何開發者皆可免費下載進行開發,由於只需要將其SDK嵌入軟體中即可,因此可以在不同的製造商、操作系統之間跨平台運作;AllJoyn強調開放與相容,我們只要連上AllSeen Alliance的網站,便可在下載頁面上找到支援不同平台的AllJoyn版本來進行開發。
  由於AllJoyn需經過硬體來解譯執行,因此它可能需要較強大的處理器而無法直接應用在強調低秏能、體積細小且低成本的晶片上,它在物聯網的架構中比較偏向網路層的應用。

OIC聯盟

http://openinterconnect.org/wp-content/uploads/2014/01/OIC_colour_logo_medium.png
  原本大家以為Intel會跟隨並加入AllSeen的陣營,但出人意料的,Intel在今年(2014年) 7月聯合了AT&T、 Cisco、奇異、三星、Broadcom、IBM 和等等公司成立Open Interconnect Consortium(簡稱OIC)希望主導制定物聯網通訊的標準;目前OIC 聯盟並沒有透露其技術細節,在OIC的網站上也還沒有相關的技術說明及文件,只是聲稱可以相容於iOS、Android、Linux 和其他操作系統,且同時可以封裝多種不同的無線聯網標準,未來也將與AllJoyn相同也採開放原碼方式發展,並會額外加入認證測試制度。
  雖然OIC廠商數量目前僅約AllSeen Alliance的二成左右,但也都是屬於一線的世界級公司,因此聲勢不小,大有分庭抗禮的趨勢。
  此外,依據最近10/3的新聞,宏碁、聯發科等台系大廠也宣布加入了OIC陣營,陣容開始壯大。

Thread聯盟

http://cnet4.cbsistatic.com/hub/i/r/2014/07/14/45425a38-5a67-4951-9488-167fca4ba5a8/resize/270xauto/08151588a9a2312491d151680c8b1c76/thread-group-vert.jpg
  其實早在2011年的Google I/O大會上,Google便曾經提出Android@Home 的計畫,希望把Android可以控制的裝置,從原先的智慧型手機、平板,再擴張到家電裝置,不過後來整個計劃沉寂不了了之。
  這次Google透過旗下的Nest捲土重來,在今年(2014年) 7月成立Thread聯盟(大約晚了OIC聯盟一個星期),其所定義的新物聯網標準名稱亦稱為Thread,目前參與成員有三星、安謀、飛思卡爾(Freescale Semiconductor)、芯科(Silicon Labs)、風扇商Big Ass Fans、門鎖商 Yale Security 等等,雖然成員還不多,但以Google在Android的能力以及結合Nest深耕物聯網的實力,外界普遍認為Thread大有與其它聯盟一搏的實力,此外我們注意到三星電子除加入Allseen之外也加入了Thread陣營,不希望押錯寶的心態相當濃厚。
  Thread標準是基於既有的ZigBee技術並加以改造的一種衍生協定,但是它卻不相容於原有的ZigBee設備,因此它需要業者更新設備韌體之後才能使用,與其它聯盟的標準比較起來,Thread更接近於底層作為取代類似ZigBee的另一種網路協定,但是也代表其它聯盟也可以將Thread標準納入而與其相容。
        很明顯的,Thread在物聯網的架構中是屬於較底層的感知層應用,似乎Google希望能直接透過Thread從底層來統一所有協定。

Apple Homekit

在6月3日蘋果的2014年全球開發者大會(WWDC)上,蘋果推出了智慧家居平臺HomeKit。
https://encrypted-tbn1.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcT9EpRVy2C4P9TU2rkwZsRZ_3kqdIOjztLs1TVcfpW--4qNTMLL8Q
HomeKit對於硬體有特殊的要求,硬體商必需將特殊的無線片和軟整合在硬體設備裡面,經過MadeforiPhone(MFi)認證後才能由開發人員透過HomeKit API去開發相關的應用,最終的使用者將透過iOS平台,利用Siri的語音控制去進行操控,因此,我們可以看得出來,蘋果的物聯網方案是「聯網物品 + iOS + Apps + Siri的一個組合,然而這也限制了它的發展,因為你無法使用非iOS的設備來操控Homekit平台。
  但是為了擴大Homekit支援的範圍,雖然蘋果當初要求相關設備需要經過MFi的認證才能加入HomeKit,最近也開放了讓其它非MFi認證設備也可透過介面轉換方式相容於HomeKit,不過可能在安全性支援與其它設備資訊的分享上無法與MFi認證設備相同而有所限制。因此我們可以看出,Homekit是架構在物聯網中最上方應用層的一種應用,只要是經過Homekit認證的設備,便能接受Homekit的監控、指揮及調度。

四大標準在物聯網架構所處的位置:

  以上這四大相互競爭的物聯網標準,我們可以看出其實它們彼此都具有差異:OIC目前我們還不清楚他們的架構與作法,因此暫且不論;AllSeen繼承了Linux的開源精神選擇走最開放的路線,包容所有的協定與系統平台,應用在物聯網架構中的網路層,至於Thread呢?它衍生自Zigbee並應用在物聯網架構的感知層,預期它未來也會與AllSeen一樣採開放的方式,它們兩者關心的重點都是在如何整合物與物之間的如何相連,其中Thread自己本身就屬於底層的物聯網協定,且忽略其它協定僅針對Thread協定本身進行處理,而AllSeen則是包容並解譯所有的網路協定,這是兩者之間最大的差異所在。
  至於HomeKit呢?它屬於蘋果自家的軟體平臺,定位在物聯網架構的應用層,它所選擇的角色完全不同於AllJoyn與Thread,HomeKit不去理會物與物之間是如何相連的,而只是站在所有物物必經的樞紐位置(應用層)要求所有物件聽它指揮。
  由於AllSeenThread與HomeKit這三種標準在物聯網中所佔據的高度並不相同(從低至高Thread→ AllSeen→HomeKit),因此理論上,在實際應用時它們是可以彼此相容而不會相互干擾,因此目前的物聯網標準之爭,預期將會持續下去,只是並不致於像以往的Beta v.s. VHS或Blu Ray v.s. HD DVD之爭一樣,最終只能有一種標準能夠勝出。
  有一句話說的好,「物聯網(The Internet of Things;IOT)真正的大餅不在那數百億顆感測器、也不在單純的連結服務!真正的獲利泉源是來自於分析解讀、使用感測器而創造出的龐大數據。」,目前各大聯盟競逐物並押寶各種聯網的標準,其最終目的並不在於標準技術的規範,而是在於更能方便利用自己的標準來掌控使用者數據的流向與最終的數據。