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“与之前的工业革命相反,这次革命正以指数而非线性的速度发展……它不仅改变着我们要做‘什么’和‘怎么做’,也在改变着我们是‘谁’。” 世界经济论坛创始人克劳斯·施瓦布(klaus schwab)在其著作《第四次工业革命》中如此写道。工业4.0带动的智能制造风潮已经席卷全球,世界主要国家纷纷加大制造业回流力度,提升制造业在国民经济中的战略地位。

很明显,这是一场技术变革的竞速赛,在政策和市场的双重推动下,全球各大厂商纷纷大力发展智能制造技术,加速其落地。然而,就如f1赛道,如果缺乏娴熟的技术则会欲速不达,而跟随观望注定提前出局。“当下是投资的合适时机吗?能否升级现有系统,还是必须全部安装新系统?今天投资真会有回报吗……这是当前面临工业4.0即将落地的趋势下企业普遍存在的困惑。”在第八届年度中国电子ict媒体论坛暨2019产业和技术展望研讨会上,adi中国区工业自动化行业市场部经理于常涛(roger)在其“加速迈向工业4.0”的演讲中指出。

adi中国区工业自动化行业市场部经理于常涛(roger):adi助力加速迈向工业4.0

跳出这些典型困惑,与adi一起加入工业4.0的赛道

工业4.0落地面临的普遍“焦虑”

产生焦虑,是因为趋势明确而决策难定。然而,事实上部分领先企业已经走出初期的焦虑,投入到落地的大潮中了。普华永道的一项调查表明,72%的受访者预计其公司到2020年在整合和数字化方面将达到先进水平,超过85%的受访者预计其高级数字化项目会降低成本并增加收入。“解决这个困惑最靠谱的建议就是,找一个或若干个专业的合作伙伴,建立致力于实现共同目标、取得共同成功的伙伴关系。”roger说道。

他认为,这个伙伴需要在硬件、软件、安全性和系统级设计等领域拥有丰富、深入的专业技术,还要了解你的商业/业务挑战以及技术挑战,帮你采用系统级方法来解决所有挑战。“这个伙伴需要能够:寻求解决系统级挑战的方案;提供预先测试的参考设计以加快产品上市时间的解决方案;预认证的解决方案,支持所有主要连接协议;根据设计资源以及购买与构建需求量身定制的灵活解决方案。”roger指出。

当然,言及工业4.0落地的战略合作伙伴,adi是值得一提的行业大咖。在其长达54年(成立于1965年)的发展历程中,adi长期耕耘在高性能模拟技术领域,而工业领域在其2018年62亿美元的总收入中占比过半。adi公司的技术在工业领域已被广泛认可与应用——从包括各种传感器和信号调理电路在内的前端检测,到后续的测量、数据解析,以及微处理器、dsp为基础的边缘计算和射频无线/以太网连接,覆盖完整的信号链。

adi工业解决方案提供全信号链技术覆盖

演讲中,roger提到adi近年来通过多起极具前瞻性、战略性的收购,进一步扩展了其全信号链完整方案能力:与凌力尔特公司成功合并后,高性能电源成为工业应用中极具优势的竞争者,此外可靠性超过99.999%的smartmesh低功耗无线网络技术也是工业边缘连接的关键选择;收购讯泰(hittite)使得adi无线产品涵盖了从dc到100ghz的射频、微波解决方案;通过并购确定性以太网半导体和软件解决方案的领先供应商innovasic,获得的基于fido5000 rem系列交换芯片掌握一整套多协议工业以太网解决方案;成功收购德国symeo 公司引入面向工业和汽车市场的创新radar技术……

adi的工业4.0“方法论”,关键五步助愿景落地

在本次研讨会上,roger的演讲主要从五个方面讲述adi助力走上工业4.0快车道的方法论,概要起来讲是五个“加速”:加速软件可配置系统;加速边缘到云连接;加速设备健康监测;加速系统级安全;加速机器人集成。

部署软件可配置系统,加速柔性制造升级。目前,工业自动化或过程控制系统物理层拥有大量io接口,包括模拟和数字的输入输出,一旦生产发生变化,重新进行生产系统布置成本可能非常高,而且风险很大。“对此,adi推出了新一代软件可配置技术,使每一个io实现软件可配置,大大提升工业系统配置的灵活性。”roger透露。软件可配置将带来以下优势:设备即插即用能力提升,从而大大提升灵活性和效率;实施速度提高,设备升级和流程再配置工作只需几分钟而非几小时或几天;从现场设备到控制、工厂、企业和云,可实现更加无缝的完善分析和更加灵活的自动化控制。从而实现大规模定制优势,能够在产品之间快速切换生产资产,使小批量生产与大规模生产一样高效。

边缘到云端连接,加速工业物联网落地。工业物联网是实现智能制造的根本支撑,只有联网的机器设备才能实现智能分析与智能控制。adi公司已经广泛部署落地的smartmesh嵌入式无线传感器网络,使得在最具挑战性的工业环境中部署无线边缘接入变得实际可行,>;99.999% 的数据可靠性和 >;10 年的电池寿命更解决了工业物联网边缘无线接入的可靠性和低成本维护的挑战。而从边缘到云端的连接,工业以太网无疑是主流选择,但工业网络标准众多、型号复杂,新老设备或不同连接标准的设备之间实现联网经常遇到困难。为此,adi推出的实时以太网交换芯片fido5000系列产品创造性地通过一颗芯片支持不同的工业网络标准,实现不同架构之间设备的连接,并将支持下一代工业互联网标准。fido支持100mbps的时间敏感性网络(tsn),并计划开发1gbps的tsn技术,以满足工业应用中大数据应用场景下的实时性需求。

解决从边缘到云端的连接,加速工业物联网落地

打造机器健康监测功能,拒绝计划外停机。据 arc advisory group 调查显示,北美地区有 5% 的生产损失是由于计划外停机时间导致的。作为工业4.0不可缺少的一部分,机器的健康监测能够有效地减少工厂停产的频次,提升设备效率。“adi的低延迟、基于条件的监测方案(cbm)将精确传感器感知与嵌入式算法结合起来,以最少的额外处理手段进行实时监测,以极其可靠的实时数据和通信来防止生产中断、提高安全性、提高吞吐量和降低成本。”roger指出,他还现场讲解了基于mems振动传感器与其精密转换器、线性、隔离和电源技术相结合,同时结合smartmesh的无线网络进行机器健康监测的解决方案。

adi无线机器状态监控解决方案让工业健康可控

保障工业系统安全,adi软硬兼施多点入手。开放性是工业4.0承诺的重要推动因素,但也带来了前所未有的脆弱性,在规划工业4.0战略,评估实施准备情况以及向前发展时,安全性是一个基本的考虑因素。“adi一直重视安全,特别是在功能安全上,将工业应用中所用集成电路设计的功能安全标准iec 61508来扩展adi业已非常严格的新产品开发流程,确保 iec61508 要求的额外安全计划、安全分析、验证和确认得以执行。”roger说道。此外,他还细数了adi其他安全策略:adi提供基于硬件的新型身份识别解决方案,可在工厂控制环路内实现网络边缘的安全性;通过将安全功能与tsn特性相结合,adi在工业网络边缘实现了最先进的现场设备通信解决方案;smartmesh网络中所有流量均通过端到端加密、消息完整性检查和设备身份验证进行保护等等。

工业机器人普及为adi提供了倍增的市场机遇

机器人规模部署驱使下,加速机器人集成。通过工业 4.0 实现的效率和灵活性在很大程度上归功于使用机器人、协作机器人和其他高级机器。“机器人正在融合更多的传感器技术和通信技术:例如检测在大负载情况下手臂本身的抖动情况;协作机器人跟工作人员紧密配合安全的保障;机器人参数上传到云端……”roger指出,“这些新的需求和新技术导向的存在,使得adi的机会增加超过一倍以上。”事实上,机器人本身就是一个完整系统,以高性能见长的adi关键工业技术,例如传感、电源、连接、信号处理及安全技术都是机器人功能和性能实现的关键所在,例如adi针对机器人应用推出的定制产品超小尺寸双通道同步sar型adc系统ad7380,面积只有3毫米x 3毫米,精度达到16位。越来越多的高机械手臂,特变是关节环节,需要非常小体积的模数转换器实现高精密控制,通过ad7380客户可以把以前难以实现的机器人关节精细动作控制做出来。

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