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2015年9月14日 星期一

從電子貨架標籤來看物聯網通訊系統

作者  | 發布日期 2015 年 09 月 10 日 分類 物聯網 , 電子商務

過去因為技術的限制,實體商店的貨物管理不如虛擬商店來的即時,例如需要耗費許多時間與人力,來列印、更新、核對貨架上的價格標籤;或是要舉辦促銷活動,需要提早幾天開始準備換標。但隨著電子貨架標籤(Electronic Shelf Label,ESL)的概念提出與技術革新,情況將會有所不同。


實體商店如果要強化銷售能力,拉近與虛擬商店的距離,電子貨架標籤(Electronic Shelf Label,ESL)是目前為止最好的技術之一。過去,人們總以為 ESL 的價格昂貴,成本難以回收。但因為技術進步,市調機構 Research and Markets 認為 ESL 的投資成本可以在 18-24 個月之內回收,而一套 ESL 系統,大約可以使用 5-7 年的時間,聰明的零售商看到這個趨勢,開始大力採購 ESL 系統,成為零售商店的標準配備。智慧商店(Smart Shop)的廣度與深度,與日俱增。


提振實體商店效益

根據奧地利維也納大學(University of Vienna)的研究(2015),ESL 確實提高零售商店的競爭力。本研究使用多變量變異數(Multivariate ANalysis Of VAriance,MANOVA)分析,檢驗數個相異變數的平均值是否有差異性,當 p 值小於 0.05 則判定為有顯著差異。
研究結果顯示:
  1. ESL 讓價格資訊更顯著;
  2. ESL 強化產品品質的認知與正面的商店形象;
  3. ESL 增加消費者在實體商店的停留時間,以及增加回店購買的意願。



Electronic shelf labels

(Source:Electronic shelf labels: Customers’ perception, approval and behavioral responses – A field experiment, Author: UDO WAGNER, VIENNA UNIVERSITY, 2015)

日本面板大廠 JDI (Japan Display Inc.)認為 2016 年開始,電子貨架標籤的市場將快速起飛,年銷售量從 1 億個,提高到 2020 年的 2 億 5,000 萬個。2020 年的電子標籤顯示器市場規模預估是 630 億日圓(約新台幣 170 億元),平均每個顯示器的價格是新台幣 68 元。目前市場上平均一個電子標籤的出廠價格為新台幣 360 元,保守估計 2020 年電子標籤的市場規模可達新台幣 900 億元附近。這是一個新的藍海市場。



Market size for Electronic Shelf Label

(Source:JDI, 2015)

無線傳輸與資料整合

ESL 所使用的物聯網通訊系統,包括連接手機與 ESL 的 NFC,以及連接 ESL 與後台系統的 Propriety RF、Zigbee、IrDA、Wi-Fi / 802.11ah、Bluetooth Smart/Smart Ready / Low Energy 等等。通常在零售商店裡面會有一台伺服器,管理許多無線分享器(Access Point),一台無線分享器通常可以管理 10,000 個電子標籤。由於每一間零售商店的需求不同,需要更新的標籤從 100 個到 50,000 個都有可能。無線分享器的配置也會受到場地限制,為了讓覆蓋面更完整,有時候會配置備用的分享器,以防不時之需。



Things communication system

(Source:imagotag.com

連接 ESL 與後台伺服器的無線通訊系統,基本上就是一種物聯網通訊系統。因為,每個電子標籤都可以是感測器、顯示器、致動等等,充分發揮物聯網的精神:感應(Sense)+反應(Response)。目前開發 SOC 的公司非常多,包括 Intel、Texas Instruments、Zarlink Semiconductor、Marvell、Silicon Labs、笙科電子(AMICCOM)、新唐科技(Nuvoton Technology)、NXP / Freescale、AVAGO(合併Broadcom)、Microchip、ATMEL 等。
琳瑯滿目的無線通訊規格,以及眾多 IC 設計公司加入戰場,很難判斷將來誰贏誰輸。根據我的經驗,提供以下看法給讀者參考:
  • ESL 之 SOC 的售價,必須要壓低至美金 1 元以下:降低系統成本,縮短客人的回收時間。整個系統可以控制的 ESL 節點數,需要提高到 1,000 萬個,並且可以彈性增減系統規模。因為目前有能力採用 ESL 的客戶,通常是大型實體商店。
  • 使用晶心科技(Andes Technology)的 CPU 核心,性價比優勢更勝於 ARM:晶心科技是國家發展基金(National Development Fund)與聯發科(Mediatek)共同投資的 IP 設計公司,經過多年的努力,已經建立完整的生態系統,並且成為物聯網 SOC 的 IP 設計領導公司。
  • 從生意的角度來看,SOC 的價值不高:我們來比較晶心科技的兩個物聯網 SOC 平台,低階平台支持藍牙 / Zigbee / Propriety RF,高階平台支持 Wi-Fi。在低階平台上可以看到晶心科技與其合作伙伴的 IP 已經可以提供全系列的功能,IC 設計公司貢獻微乎其微。而在高階 Wi-Fi 的 IoT SOC 平台上,還有少許 IC 設計公司(Customer’s Design)可以發揮的空間。當養牛變得容易,喝牛奶需不需要自己養牛,就變成一個不是很重要的問題。沒有自己的 SOC,也有很高的成功機會。



Typical IoT SoC Example 1

(Source:Andes Technology, 2015)




Typical IoT SoC Example 2

(Source:Andes Technology, 2015)

  • 開放軟韌體平台的 IC 設計公司才會勝出:封閉的平台無法滿足物聯網奇奇怪怪的要求,IoT SOC 設計公司必須要開放自己的軟韌體平台,滿足客人的要求,才能達成每年上億顆 IC 的銷售量目標。如何開放軟韌體平台,又能夠保護 IC 設計公司的價值,這是一個值得深思的課題。聯發科開放 Linkit 的物聯網平台,是一個很正確的策略。
  • 通訊協定(Protocol)的價值相對較高:好的通訊協定可以達到低功耗(<0.25mAh/day per ESL or node)、系統高節點數(>1,000 萬個)、高速度(更新 10,000 nodes/s in a system)、高穩定度與可靠度(annual end-user down time <0.8hr, availability >99.99%, 5 年之內只能允許一個商店的小系統運作失敗)、寬溫工作(60~125℃)等物聯網系統廠商的要求。如果要做物聯網 SOC 的生意,擁有一個強大的通訊協定團隊,非常重要;同時,此團隊還需要精通軟韌體與開發工具設計,降低客戶使用的門檻。通常,物聯網通訊系統公司軟體與硬體人數的配置,要在 5:1 以上,才能把通訊系統的品質做到合理的水準。
  • IoT SOC 的特殊的演算法用硬體電路控制(hard-wired control)來實現:前面提到,物聯網通訊系統有許多對於「品質」的要求,不同的應用市場,品質的定義差距很大。SOC 的設計概念裡,通用的功能使用 microcode 來實現,特用的功能使用 hard-wire 來實現,各有利弊。能夠提高通訊系統品質的特殊演算法,且可以應用在多數的應用市場上,應該使用 hard-wire 來實現,才能達到最好的性價比。
  • 市場研究(看到大格局)的重要性提升:物聯網通訊系統可以應用在各行各業,每個行業有特殊的要求,其市場規模的差異也相當大,該行業的競爭對手可能也不太一樣。做好市場研究的基本功夫,將能夠有效配置資源,開發出符合市場需求的物聯網通訊系統,同時成為該應用的領導公司。優先佔領某幾個具有優勢的應用市場,才擴展到其他市場會是比較穩健的作法。多數的物聯網通訊系統公司對於市場開發並不是很擅長,此時尋找外部顧問公司的協助會是比較有效的作法。
  • 工業電腦與系統設備供應商掌握較高的價值:使用物聯網通訊系統的終端用戶(End User)其供應商往往是工業電腦公司或系統設備供應商,他們所掌握的價值包括系統整合、服務整合與營運模式,從生意的角度來看,價值更勝於技術與產品。聯發科與工業電腦公司研華和磐儀結盟,是非常正確的策略。
  • 擁抱開放的生態系統:物聯網的應用市場隨時在變化,使用「物聯網的思惟(IoT Thinking)」來經營物聯網通訊系統公司,會比使用傳統的階層式思惟(Hierarchical Thinking)更能夠擊敗對手。
物聯網的時代,改變了技術、產品、服務、系統、營運模式,更重要的是物聯網也改變了經營公司的哲學思想。傳統階級式的 top-down 或 bottom-up 的管理模式,管理公司內外的關係人(Stakeholders),能夠應用的範圍越來越小。取而代之的是物聯網的經營管理模式,在公司內外布建許多感測器、顯示器與致動器,透過特殊的演算法建構強韌(robust)且可重組(reconfigurable)的通訊系統,同時應用智慧數據(Smart Data)的分析能力,找到新的機會並且解決各種挑戰。