IoT 趨勢與物聯網新創的發展方向

全球 IoT 市場趨勢

國際數據公司(International Data Corporation, IDC)《全球物聯網支出指南》估計 2023 年全球物聯網支出達到 8,057 億美元,相較 2022 年成長 10.6%,預計至 2026 年,投資於物聯網生態系的金額將突破 1 兆美元,2023 至 2027 年期間的複合年增長率為 10.4%。

2023 年總支出中,分散和流程製造相關解決方案是最大支出,佔總支出的三分之一以上,包括製造營運(730 億美元)和生產資產管理(682 億美元)等;其次是專業服務、公用事業和零售相關的解方,佔 25%,包括庫存智慧(376 億美元)。若改從技術角度觀察,物聯網服務相關技術是最大支出領域,佔全球物聯網支出約 40%,硬體相關技術是第二大類別,以模組和感測器採購為主,此外,軟體相關技術將是成長最快的類別,5 年複合年增長率達 11%,重點放在應用程式和分析軟體的採購。

英國市場研究公司 Transforma Insights 統計,截至2022年底,活躍物聯網設備數量為 132 億。其中,消費者網路和媒體設備是最多用量的設備類型,佔所有設備的 27%,第二多用量是智慧電網,佔 11%。若從地區來看,大中華區、歐洲和北美為物聯網裝置連接數前三大市場,至 2032 年分別佔據物聯網市場總量的 29%、22% 和 21%,顯示未來 IoT 將會有許多蓬勃發展的商機。

IoT 的應用領域廣泛,Transforma Insights 預估 2023 年,消費領域將佔所有連結的 61%。CB insights 則預測遠距醫療領域(Telemedicine)2025 年將成長至 860 億美元之規模。全球行動通訊系統協會 GSMA 預測,未來在高所得國家中,55 歲以上民眾將有超過一半,會配戴醫生所開立的健康穿戴裝置,此比例在 2019 年僅有 5%。此外,裝置聯網需求還包括工業物聯網、智慧零售、車聯網、智慧城市等的感測、聯網裝置。

在企業細分市場中,Transforma Insights 預估至 2032 年,30% 的設備屬於跨領域,例如通用追蹤、辦公設備和車隊車輛等;26% 用於公用事業部門,例如智慧電錶;22% 用於零售和批發,例如電子貨價標籤和支付處理設備;8% 用於政府單位;4% 用於運輸和倉儲,農業、林業和漁業、金融和保險以及製造業各佔 2%。

IoT 相關技術方面,低功耗廣域(LPWA)連接技術將在廣域無線連接的應用場景中占據主導地位,主要推動力量來自於支援智慧電網、資產追蹤與監控、建築安全等應用。此外,隨著 5G 連接技術的進步與普及,將逐步汰換使用 2G、4G 技術的設備。

IoT 成長跟因分析

IoT 最近幾年變得愈來愈熱門,其中有幾個因素:

  • 感測器的成本不斷往下降,隨著技術的成熟,促使廠商得以以較低廉的價格部署感測器,自 2004 年至 2019 年,感測器的價格降為約 1/3。
  • 晶片、電腦與演算法等運算能力不斷進步。
  • 雲端運算需求 (On-Demand Cloud Computing) 的提高,包含 Amazon Web Services (AWS)、Microsoft Azure、Google Cloud Platform (GCP),及阿里雲,其服務的量與產值,是過去難以想像的。
  • 連網成本的大幅下降, 令愈來愈多資訊能夠輕易地、平價地連上網。
  • 數位化商業模式的誕生,亦即基於使用數位技術為顧客創造價值的形式,並讓客戶以更低的門檻願意掏錢購買。根據市場研究機構 IoT Analytics 所發布的報告《2020-2025 年設備作為服務市場報告(Equipment as a Service Market Report 2020 -2025)》中指出,未來將有大量的 IoT 製造商轉型為 EaaS。其大幅成長的背後歸功於 3 個原因,包含:客戶能降低安裝成本;從原本商業模式過渡到 Subscription 過程中,擁有更成熟的融資工具;來自第三方服務提供商的新競爭,例如 Netflix、AWS、Azure 等。
  • 不斷發展的夥伴關係,在 IoT 產業,在事業的打造之初就須具有全球化市場的視野,夥伴關係之間的競合發展成為產業進展的動力之一。
  • 連接技術的不斷進步令 IoT 得以用更適合的方式連網,例如 LPWA、5G 等無線通訊技術與標準的發展及訂定。
  • 政府的旗艦計畫的投資,注入大量資源並開發出各式的用途,例如智慧城市的都市發展規劃。

根據 Microsoft 的研究報告,2019 年的 IoT 導入率為 85%,2020 年為 91%,尚未想要使用 IoT 的比率僅為 4%。這些導入 IoT 的廠商,其部署成熟度分為 4 個階段,依漸進式排序分別是:學習階段、測試階段(Trail / POC)、購買階段,及使用階段。臺灣廠商的現況,根據 Hive Ventures 的數據,處於學習階段的占比為 15.7%,處於測試階段和購買階段的占比達到 58.6%,高於全球的數字,而屬於使用階段的占比 24.8% 與全球統計數據 25% 相差無幾。臺灣作為 IoT 使用大國,主要是因為感測器、元件屬於臺灣自產,具有得天獨厚的優勢。

導入 IoT 的占比逐年提升,那導入 IoT 的實質好處到底是什麼呢?首先從行業別來看,有 64% 的零售業運用 IoT 來優化供應鏈、有 56% 的交通運輸業運用 IoT 來管理載具、有 58% 的政府部門運用 IoT 來解決公共安全問題,有 66% 的健康醫療業運用 IoT 來追蹤病患、醫療人員及藥品手術存貨等。製造業是最積極導入 IoT 的產業,其對 IoT 的前五大應用方式依序包含工業自動化(48% 的製造業導入)、品質與合規(45% 的製造業導入)、生產計劃 (43% 的製造業導入)、供應鏈和物流 (43% 的製造業導入),以及工廠安全與保障 (33% 的製造業導入)。由上述數據可見製造業積極導入 IoT,期待能提供工廠運作效率。根據廠商回饋,三大效益依序分別是,增加效率、增加良率,及提升品質。未來沒有配置 IoT 的企業,可能導致大幅落後競爭者而遭致淘汰。

IoT 從感測器的蒐集資訊,直到分析結果,都缺少不了 AI 的角色。IoT 解決方案的架構簡單來說含有 4 個部分,包含硬體、連結層、軟體,及安全性。硬體包含感測器、閘道器(Gateway)等;連結層包含無線網路、有線網路、短距網路、長距網路等;軟體則是包含 IoT 平台和其他的層(Different Layers);最後安全性則是整合以上的提及的安全性保障。

當一個環境配置多個感測器,能夠感測氣溫、壓力、人類行為、空氣品質等,將感測到的結果放進 AI 系統內,AI 系統內會進行數據匯集(Data Gathering)、透過大數據分析的結果運用演算法建立模型(Modeling),最後得出最佳決策。此時 AI 系統的工作處理告一個段落,其中一個非常關鍵的技術,可以令 AI 分析和 IoT 更緊密的連結。針對當前感知的數據進行即時回饋(稱作 Streaming,也稱為 Real Time Reaction),將最佳的決策告知感測器及環境系統,令環境系統採取行動。整體而言,IoT 平台需要將資料傳輸給 AI 平台,AI 平台透過機器學習處理資料,再將決策資訊回饋 IoT 平台。就此,人工智慧物聯網 AIoT 的概念出現。

IoT 新創的領域別

根據 Venture Scanner 每年精選出 IoT 各垂直領域的領頭羊新創公司,可以看出很多新創公司投入軟體、平台,而臺灣投入很多的硬體領域。以下就數個垂直領域進行介紹:

醫療保健物聯網新創公司(HealthCare IoT Startups)

  1. WHILL:投入個人化電動輪椅,能讓行動不便者能夠自由的行動。
  2. Nima:開發食物感測器(Food Sensor),能讓吃飯時能保持愉悅的心情。
  3. Healbe:透過軟體告訴使用者吃了多少食物、攝取多少熱量等。
  4. VitalConnect:透過生物感測器(Bio Sensor),測量身上的生物體徵 (Biomarker),進行病患監控。
  5. OrCam:開發可攜帶式裝置,透過人工視覺感測器(Artificial Vision Sensor),令視覺障礙者能夠進行基本的辨識。

工業物聯網新創公司(IIoT Startups)

  1. Sight Machine:提供工廠一個製造資訊平台,以利工廠的管理與監控。
  2. Konux:開發智慧化感測系統平台,提供給工廠整廠管理用。
  3. Foghorn:運用邊緣人工智慧來管理工廠。
  4. IoTium:提供工廠的雲端基礎建設服務的公司。
  5. Tulip:一款製造業使用的 APP,作為管理工廠的平台,並在 2021 年 3 月,登上 Gartner 票選的新創公司

家庭物聯網新創公司(Home IoT Startups)

  1. Tado:作為家裡溫度,能夠即時監控溫溼度,也會測量人的身體狀況和使用行為。
  2. Eero:運用 WIFI 技術測量使用者睡眠的呼吸頻率,測量有多少人在家,未來將運用 WIFI 當作 IoT 的 Gateway,可以做邊緣運算。
  3. Noon home:一個燈光控制系統,能夠自動對家中的燈具進行控制。
  4. Smart flow:運用 IoT 攝像機,在主人不在家時監看寵物等等。此技術的關鍵在於安全系統,否則普通的 Webcam 就能夠做到了。
  5. Netatmo:做為一個智慧家庭公司,將未來會用到的消費性電子產品整合到一個控制中心,產品為中心控制器。

農業物聯網新創公司(Agriculture IoT Startups)

  1. Yield:主要做植物生長良率的測量,例如運用澆水、施肥等的因子,蒐集、監測相關數據,以得取參數,管理穀物的生長。
  2. Grownetics:進行軟體和硬體的整合,做一個室內的溫室。
  3. Fieldin:運用軟體服務,做蟲害管理系統,這個尤其應用大量農作物管理。
  4. SciCrop:主打運用 AI、Big Data 做農業栽培。
  5. Hortau:主要產品為灌溉用的 IoT。

IoT 農業領域,最容易遇到的挑戰是設備、機具的尺寸都很大,有著電池續航力足不足夠,及連線範圍過廣是否有通訊困難等問題,這些都是尚待克服的難題。

IoT 的未來趨勢與挑戰

觀察 2021 至 2023 年的 IoT 發展趨勢如下:

  • IoT Security:IoT 與連網設備作為資訊安全管理最脆弱的一環,IoT Security 絕對是最大痛點。
  • Manufacturing:推動智慧工廠,與投入 IoT 製造的廠商越來越多。
  • Big Data Analytics and ML:數據蒐集與 AI 演算法的應用經常與 IoT 放在一起討論,基本上這幾個領域已經是息息相關,無法分割了。
  • Healthcare:健康醫療領域的 IoT 應用也很多,舉例而言,人類最長期配戴的裝置就是血糖測量儀,但是未來會有更多數位健康裝置會以更加舒適、無感的方式,擷取與計算人類的生物體徵。
  • Workforce Management: 勞動力管理是使組織的績效水平和能力最大化過程,未來這個流程,將透過 IoT 優化。例如現場服務管理,人力資源管理,績效和培訓管理,數據收集,招聘,預算編制,預測,計劃和分析等,都透過數據分析和 AI 進行即時監控和優化。
  • Smart City:智慧城市是談了很久也很熱門的議題,在智慧城市中,塞車、災害通報等問題都能夠透過 IoT 來優化系統。
  • Cloud:IoT 所連接的數據和運算都上,Cloud 是不可避免的趨勢,因此各大巨頭都將 Cloud 視為關鍵。
  • Customer Service:未來的商業模式會以服務為主,其中之一為設備即服務 (Equipment as a Service)。必須是裝有 IoT 的設備,才能蒐集使用數據、監控與維運,可以預見,一旦 IoT 聯網後,未來顧客維修都是透過 IoT、軟體自動維修。
  • Developers to come up with IoT milestones:IoT 的無限應用和商業模式的創新,例如垂直領域間的合作等,都需要一併納入考慮。
  • Powering Smart Stores:智慧商店,或者無人商店,過去認為無人商店會跟區塊鏈綁在一起,運用小晶片和手機就能實現自動結帳。但是由於人類行為的不可預測性,例如竊盜或是避開系統監測的違法行為,令許多無人商店正在進行轉型。
  • Digital Twins and the Enterprise Metaverse:數位孿生和元宇宙是 2022 討論最多的 2 項技術,這些技術彌合了現實和虛擬世界的差距,與物聯網技術的融合可強化數據的運用,企業可透過導入這些技術來提升對於工作流程、客戶行為、顧客體驗、維運效率等活動的掌握度,並做出改善,進而創造新的收入。
  • A Wider Range of Connectivity Options:增強 LPWAN 等現有技術,或引進 5G 等新技術都能加速物聯網技術和解決方案的進步,特別是隨著 5G 超低延遲和高數據傳輸速率的通訊網路普及,帶動新的物聯網解決方案蓬勃發展。
  • Edge computing:邊緣運算是一種物聯網運算策略,讓物聯網設備直接在端點收集和處理數據,避免將數據發送回數據中心或雲端時造成資訊流量壅塞與耗時,從而提供使用者更大的控制力和靈活性。

IoT Analytics Research 調查了 64 家 IoT 新創企業,訪問他們在 2016 至 2020 年的 5 年間,花了多久時間才找到第一個願意付錢購買他們 IoT 商品的顧客?統計結果是「平均長達 23 個月」,最快 8 個月、最慢要 76 個月;也就是從公司內部開始開發產品到客戶實際付錢的這段期間將近 2 年。新創公司在沒有營收之下,一般而言很難熬過 2 年。許多 IoT 的裝置和系統正在改變各種現場,涉及使用者行為的改變,使得導入的整體時間會拖很長,箇中原因是因為人的訓練和行為模式遷移的週期(Cycle Time)很長。即便如此,IoT 的擴散趨勢仍將持續,很多傳統上人為操作的部分,也都會改成 AI 自動化運行。

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