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Arm:工厂自主化转型需满足效能、即时、资安与功能安全四大要件
 

【CTIMES/SmartAuto 王岫晨 报导】   2020年10月30日 星期五

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不管任何企业,数位转型都是一段漫长的旅程,对於涵盖多项设备的制造业也不例外,在智慧工厂朝向「自主化」的趋势发展中,下列几点需要特别注意:一、可扩展的计算能力,以省电的方式解决不同的工作负载;二、结合安全性与即时性,避免系统故障或网路受损的潜在风险;三、随着系统复杂性增加,来自多个感测器(如:视觉、雷达及光达)的感测器融合(Sensor fusion)讯息必须结合机器学习,得出准确及可行的资讯;四、所有硬体皆须透过整体性的规模设计,以运行自主系统所需的复杂工作负载,并同时具备高效能以进行商业部署。

Arm首席工程师沈铭纶
Arm首席工程师沈铭纶

Arm首席工程师沈铭纶指出,目前制造业转型面临的痛点包含产线设备效能有限,无法因应新兴的与复杂的工作负载;过去部署的设备与新购入设备整合不易,缺乏即时反应;以及设备、系统的安全性等。为解决上述痛点,成功的智慧解决方案可由四个面向切入,分别是:效能、即时处理能力、资安与功能性安全。这「四大要件」在 IIoT 的部署中,扮演重要角色,将直接影响各式工业的发展,从工厂自动化、现有工厂设备的整合,到作业负载的整合以及机器人应用等。

效能:工业自动化涵盖多元 IIoT 装置,包含感测器、机器人等应用,进而带动运算的需求。在这样的工业领域中,CPU、GPU、甚至是 NPU 的应用会因目的及作业负载的需求而有所不同。目前 IIoT 的发展趋势聚焦在单一可扩充的架构,以降低总拥有成本。例如:许多制造用机器人为建构於分散式控制系统拓朴,包括主要路径规画、安全系统、伺服传动、安全性等功能;而每个系统运行在不同 CPU 架构则代表开发周期中重叠与再使用资源的情况很少,进而提高潜在投资成本。因此若将多种系统合并为单一架构,即可降低工程成本。

即时:每条生产线包含所有产品制造周期须同步控制的数千个马达、伺机装置与致动器,因此「即时处理能力」在制造领域极为关键。这些元件的控制,必须透过可程式化逻辑控制器、I/O 模组以及马达驱动等装置达成,而这些装置的效能是以「周期时间」来衡量;因此,系统的即时决策对於电子装置来说十分重要。随着智慧制造应用需要越来越高的运算效能,对於即时处理能力的需求也随之增加。

资安:防范各种资安漏洞与威胁,是智慧制造工业系统的重中之重。随着运算技术(OT)与资讯科技(IT)的整合,来自工厂外部的攻击可能更加严重,为硬体与软体带来额外资安保护的需求。目前Arm 拥有可实现端到端安全防护的众多技术,包含 Trust Zone、CryptoCell 与 PSA Certified 等。随着 IEC62443 工业自动化网路安全标准越来越受各界重视,PSA Certified 也针对这个越来越重要的标准,投入 PSA Certified 框架,确保整体供应链的设备皆符合规范。

功能性安全:功能性安全是系统检测、侦错以及发生故障时保障安全、减少损害的能力,以防止对人员与环境所造成的伤害。所有具备整合「功能性安全」的设备,都要遵循 IEC61508 工业安全标准,此标准要求系统功能正确运作,当出现可能危及安全的故障时,能够检测出来并加以管控,以避免危害。Arm Safety Ready 的产品符合 IEC61508 工业应用标准,获得授权的单位能取用支援的附带资源,为 IIoT 打造具功能性安全的装置。此针对功能性安全的承诺,能够支援更快速的发展、验证,以及进行安全产品的部署。

Arm 提供高效节能、符合相关安全标准、可扩展以解决各式工作负载及处理能力、能够即时操作及响应的工业应用解决方案,加速智慧工厂之部署。安全性为 Arm 的第一优先,且 Arm 的 AE(Automotive Enhanced)系列同时具备高度可扩充性与高效率运算,并提供整套 IP 与技术,可以支援并实现虚拟化、即时效能、功能性安全与资讯安全。

Cortex-A78AE:以最安全的方式达到最高的效能表现。主要应用於人机协作、工业自主化流程。相较於Cortex-A76AE,有 30% 的效能成长。以 Split-Lock 技术为基础的全新混合模式,面对复杂的工作负载,在 ISO26262 ASIL B, IEC61508 SIL 2 的应用安全层级提供更好的效能表现。符合 ISO 26262 与 IEC 61508 认证,以及 ASIL D-SIL3 与 ASIL B-SIL 2 的安全等级。

Mali-G78AE:以动态分区 Flexible Partitioning 为 GPU 重新定义安全。符合 ISO 26262 与 IEC 61508 认证,并以更高的安全规格促成 GPU 符合 ISO26262 ASIL B, IEC61508 SIL 2安全等级。适用於人机介面与自动化系统的异质运算,赋予汽车应用更多样化的使用者体验。在虚拟化 GPU 软体资源的部分,Mali-G78AE 可以藉由动态分区(Flexible Partitioning)将工作负载安全地分配到 4 个分区。高弹性的全新功能深受 OEM 厂商以及半导体夥伴的喜爱。

Mali-C71AE:以安全为重的自主化 ISP。可以同时支援 4 支摄影机即时影像,或处理高达 16 支 虚拟相机的影像。相容於多元的感测器,并且支援多样输出源。能够同时以高解析度处理多个讯号源的资讯,处理效率为每秒 12 亿像素(1.2 Gigapixel)。符合 ISO 26262 与 IEC 61508 认证,以及 ISO26262 ASIL B, IEC61508 SIL 2的安全等级。

關鍵字: Arm 
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