目前，一種范式轉(zhuǎn)變正在發(fā)生，通常被稱為工業(yè)4.0，或德國(guó)的工業(yè)4.0。在國(guó)際使用中，（工業(yè)）物聯(lián)網(wǎng)、智能工廠或網(wǎng)絡(luò)物理（生產(chǎn)）系統(tǒng)等術(shù)語(yǔ)通?？苫Q使用來(lái)指代同一事物。工業(yè)4.0是指工業(yè)價(jià)值鏈及其產(chǎn)品數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化的全球趨勢(shì)。

工業(yè)4.0的高調(diào)，特別是在德國(guó)，不僅在商業(yè)領(lǐng)域。工業(yè)4.0也受到政治的推動(dòng)，因?yàn)樗慕?jīng)濟(jì)影響，例如進(jìn)一步發(fā)展德國(guó)制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。在這種情況下，政治官員正在推動(dòng)一種雙重戰(zhàn)略，將供應(yīng)商的觀點(diǎn)與用戶公司的觀點(diǎn)相結(jié)合，主要是在工業(yè)自動(dòng)化和工廠工程方面。在此過(guò)程中，制造商必須將最新技術(shù)用于自己的生產(chǎn)過(guò)程，另一方面，將這些技術(shù)和產(chǎn)品推向市場(chǎng)。

從主要供應(yīng)商的角度來(lái)看，信息或通信技術(shù)與傳統(tǒng)高科技方法之間的整合主要有助于擴(kuò)大生產(chǎn)部門(mén)及其技術(shù)。為了實(shí)現(xiàn)這種擴(kuò)展，需要滿足由于市場(chǎng)動(dòng)態(tài)和市場(chǎng)復(fù)雜性日益增加而需要滿足的先決條件。從制造公司的角度來(lái)看，為新市場(chǎng)設(shè)計(jì)智能技術(shù)和產(chǎn)品并隨后服務(wù)于這些市場(chǎng)非常重要。為了滿足供應(yīng)商和制造商的需求，公司將需要同時(shí)從這兩個(gè)角度采取行動(dòng)的戰(zhàn)略。例如，半導(dǎo)體行業(yè)的公司擅長(zhǎng)采用這些雙重策略。

像ADI公司這樣的半導(dǎo)體制造商正在處理這個(gè)復(fù)雜的概念，將自己的生產(chǎn)線轉(zhuǎn)變?yōu)槿詣?dòng)智能工廠。此外，這些制造商還為制造業(yè)的其他公司提供創(chuàng)新技術(shù)，幫助他們將制造設(shè)施轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄芄S。因此，中小企業(yè)扮演著重要的角色，因?yàn)樗鼈冋嫉聡?guó)工業(yè)企業(yè)的大多數(shù)（超過(guò)98%）。支持類型究竟是什么樣子，半導(dǎo)體制造商面臨的挑戰(zhàn)，以及工業(yè)4.0帶來(lái)的機(jī)遇——這些問(wèn)題將在下面進(jìn)行研究。

公司需要決定將其制造設(shè)施轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄芄S是否意味著毫無(wú)意義的努力，還是意味著實(shí)際提高生產(chǎn)力并相應(yīng)降低成本。

為了找到以下關(guān)鍵問(wèn)題的答案，許多市場(chǎng)研究公司進(jìn)行了大量研究。他們都得出了相同的結(jié)論：工業(yè)4.0將為中小企業(yè)提供附加值，他們應(yīng)該抓住相關(guān)機(jī)會(huì)鞏固公司的成功。特別是對(duì)于半導(dǎo)體制造商來(lái)說(shuō)，研究結(jié)果可以分為三個(gè)領(lǐng)域：新技術(shù)、新產(chǎn)品和新商業(yè)模式。這三個(gè)領(lǐng)域共同涵蓋了生產(chǎn)及其產(chǎn)品的整個(gè)價(jià)值鏈——從傳感器節(jié)點(diǎn)開(kāi)始，通過(guò)云，一直到下游服務(wù)。

為了向智能工廠轉(zhuǎn)型，必須需要智能和節(jié)能產(chǎn)品，或者更確切地說(shuō)是完全自主的系統(tǒng)，可以通過(guò)簡(jiǎn)單的方式（如即插即用）集成到現(xiàn)有的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)中。這些系統(tǒng)由各種半導(dǎo)體器件和傳感器組成，它們與模擬和數(shù)字信號(hào)處理IC相結(jié)合。價(jià)值鏈從這些設(shè)備開(kāi)始——首先，傳感器負(fù)責(zé)從真實(shí)的物理世界收集數(shù)據(jù)，然后它們必須在數(shù)字領(lǐng)域內(nèi)轉(zhuǎn)換和處理數(shù)據(jù)（見(jiàn)圖 1）。

圖1.智能工廠的信號(hào)鏈。

有哪些新要求？

隨著價(jià)值鏈的發(fā)展，市場(chǎng)需求需要發(fā)生變化。這就是為什么半導(dǎo)體制造商必須使自己的企業(yè)和產(chǎn)品適應(yīng)智能工廠的現(xiàn)實(shí)。技術(shù)趨勢(shì)正朝著智能和節(jié)能產(chǎn)品以及集成的安全和安保功能以及能量收集能力的方向發(fā)展。圖2以ADI公司基于MEMS的加速度計(jì)ADXL356為例，顯示了這種器件或完整系統(tǒng)的外觀。

圖2.基于MEMS的智能傳感器解決方案。

ADXL356是一款低成本、低噪聲、3軸加速度計(jì)，測(cè)量范圍高達(dá)±40 g（FSR）。該器件的主要特性是極低的失調(diào)漂移和低功耗。由于采用密封封裝，ADXL356特別適合惡劣環(huán)境條件下的精確傾斜測(cè)量、高分辨率振動(dòng)測(cè)量以及低電流或電池供電無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的高性能（長(zhǎng)時(shí)間）測(cè)量，例如用于結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)（SHM）、姿態(tài)航向參考系統(tǒng)（AHRS）或各種其他突然過(guò)大力的應(yīng)用。ADXL356構(gòu)成了系統(tǒng)的基礎(chǔ)，該系統(tǒng)還通過(guò)其他功能進(jìn)行了擴(kuò)展：通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器、微控制器以及支持以太網(wǎng)、6LpoWPAN或ADRadioNet等通信標(biāo)準(zhǔn)的各種模擬和數(shù)字、部分隔離或無(wú)線接口進(jìn)行集成信號(hào)處理。后一項(xiàng)是ADI公司開(kāi)發(fā)的通信標(biāo)準(zhǔn)，其特點(diǎn)是無(wú)線、自愈多跳通信協(xié)議，以及高可擴(kuò)展性和低內(nèi)存消耗。此外，AES-128 和 AES-256 等集成加密方法提高了抵御可能網(wǎng)絡(luò)攻擊的安全性。最后但并非最不重要的一點(diǎn)是，功能安全在這些系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程中起著重要作用，因?yàn)檫@在智能工廠的背景下也很重要。

對(duì)于半導(dǎo)體制造商來(lái)說(shuō)，未來(lái)僅僅擴(kuò)大其傳感器和其他半導(dǎo)體器件的范圍是不夠的。為了在市場(chǎng)上被視為全球參與者，為了充分發(fā)揮工業(yè)4.0的潛力，他們現(xiàn)有的產(chǎn)品范圍必須通過(guò)通信和低功耗微處理器技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)展?？紤]到這一點(diǎn)，ADI公司已經(jīng)在其產(chǎn)品組合中提供了相關(guān)解決方案。例如，在通信領(lǐng)域，HART?調(diào)制解調(diào)器有多種解決方案。這些HART解決方案能夠通過(guò)使用現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)實(shí)現(xiàn)新的節(jié)能技術(shù)，以非常簡(jiǎn)單的方式改善傳統(tǒng)擁堵的通信網(wǎng)絡(luò)。

市場(chǎng)研究還顯示，中小型企業(yè)希望得到制造商和供應(yīng)商的大力支持，以便更快、更有效地將新產(chǎn)品集成到他們的系統(tǒng)中。通過(guò)這種方式，可以減少企業(yè)的額外工作量，他們可以繼續(xù)專注于其核心業(yè)務(wù)。特別是，供應(yīng)商與企業(yè)之間的伙伴關(guān)系或合作努力被視為支持類型。

由于工業(yè)4.0的眾多優(yōu)勢(shì)，問(wèn)題出現(xiàn)了，為什么許多企業(yè)現(xiàn)在還沒(méi)有投資自己的智能工廠？

猶豫的原因

投資的主要障礙之一是智能工廠及其相關(guān)成本的無(wú)益。例如，由于缺乏貨幣評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，目前計(jì)算投資率仍然相當(dāng)困難。因此，半導(dǎo)體制造商必須提高客戶的意識(shí)，并提供教育材料，展示智能工廠的優(yōu)勢(shì)，并指出投資智能工廠可以獲得的價(jià)值。

然而，投資不僅必須由有興趣將自己的設(shè)施轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄芄S的中小型企業(yè)進(jìn)行。半導(dǎo)體制造商等智能解決方案提供商必須投資于自己的產(chǎn)品供應(yīng)，并可能投資于其各個(gè)業(yè)務(wù)部門(mén)所需的重組。這些投資對(duì)于新技術(shù)和商業(yè)模式以及營(yíng)銷活動(dòng)、資格認(rèn)證措施和銷售管理的開(kāi)發(fā)和擴(kuò)展是必要的。

隨著生產(chǎn)部門(mén)的轉(zhuǎn)型，數(shù)據(jù)和IT安全等領(lǐng)域一次又一次地發(fā)揮重要作用。這些主題不僅是成功引入工業(yè)4.0的重要要求。因此，它們必須作為關(guān)鍵的接受和成功因素持續(xù)實(shí)施到數(shù)字系統(tǒng)中。

對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)，重要的是在實(shí)施工業(yè)4.0的早期階段制定其基本戰(zhàn)略路線，以積累相應(yīng)技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)。然而，這個(gè)過(guò)程需要耐心，因?yàn)樵S多相關(guān)技術(shù)在5到10年甚至更長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不可能充分發(fā)揮其潛力。因此，工業(yè)4.0的實(shí)施過(guò)程將需要很長(zhǎng)時(shí)間。此外，由于缺乏明確的定義，工業(yè)4.0完全實(shí)施的確切日期沒(méi)有。與其談?wù)摴I(yè)革命，不如使用“工業(yè)進(jìn)化”一詞更有意義。

隨著生產(chǎn)環(huán)境的變化，新的參與者和競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手也將出現(xiàn)或影響市場(chǎng)。聯(lián)盟將會(huì)出現(xiàn)，這將在很大程度上塑造生產(chǎn)形象。行業(yè)或企業(yè)的未來(lái)將由工廠車間內(nèi)越來(lái)越少的人決定。軟件和服務(wù)部門(mén)也將發(fā)揮重要作用，因?yàn)橹挥袑⑻摂M世界與現(xiàn)實(shí)世界聯(lián)系起來(lái)并融合在一起，才能確保巨大的生產(chǎn)潛力。

很明顯，對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)，當(dāng)前的發(fā)展步伐正在加快，如果錯(cuò)過(guò)了這條船，他們很難趕上。

因此，企業(yè)不再認(rèn)為工業(yè)4.0是暫時(shí)的炒作。與此同時(shí)，當(dāng)前的市場(chǎng)發(fā)展清楚地顯示出工業(yè)4.0和智能工廠不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。關(guān)于缺少標(biāo)準(zhǔn)、缺少安全性、知識(shí)貧乏等的最大問(wèn)題正在變得越來(lái)越小。此外，對(duì)生產(chǎn)環(huán)境未來(lái)的困惑也在減少。

總之，工業(yè)4.0、向智能工廠的轉(zhuǎn)型及其所需的技術(shù)為半導(dǎo)體制造商及其成功提供了巨大的潛力。

審核編輯：郭婷