從半導(dǎo)體行業(yè)的角度看工業(yè)4.0

　　工業(yè)4.0將為中小型企業(yè)提供附加價(jià)值，同時(shí)實(shí)現(xiàn)工業(yè)價(jià)值鏈及其產(chǎn)品的數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化。

　　目前，工業(yè)4.0（德國(guó)工業(yè)4.0）經(jīng)常被稱為范式轉(zhuǎn)變。在使用中，（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)語經(jīng)常互換使用，表示相同的事物。

　　工業(yè)4.0是指產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈及其產(chǎn)品數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化的趨勢(shì)。

　　德國(guó)

　　工業(yè)4.0的高調(diào)，特別是在德國(guó)，不僅在商業(yè)世界。由于經(jīng)濟(jì)影響，工業(yè)4.0還受到政治的推動(dòng)，如進(jìn)一步發(fā)展德國(guó)制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。

　　在這種背景下，政治官員正在推行一種結(jié)合供應(yīng)商視角和用戶公司前景的雙重戰(zhàn)略，主要是工業(yè)自動(dòng)化和工廠工程。

　　在這樣做的時(shí)候，制造商使用的技術(shù)來生產(chǎn)自己的生產(chǎn)過程是非常重要的，另一方面，把這些技術(shù)和產(chǎn)品推向市場(chǎng)。

　　擴(kuò)張

　　從主導(dǎo)供應(yīng)商的角度來看，信息通訊技術(shù)與傳統(tǒng)高科技手段之間的整合主要是為了擴(kuò)大生產(chǎn)部門及其技術(shù)。

　　為了實(shí)現(xiàn)這種擴(kuò)張，需要滿足市場(chǎng)動(dòng)態(tài)和市場(chǎng)復(fù)雜性增加的先決條件。從制造企業(yè)的角度來看，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)是非常重要的。為了滿足供應(yīng)商和制造商的需求，公司需要采取雙方行動(dòng)的策略。例如，半導(dǎo)體行業(yè)的公司擅長(zhǎng)采用這些雙重策略。

　　像Analog Devices這樣的半導(dǎo)體制造商正在處理這個(gè)復(fù)雜的概念，將他們自己的生產(chǎn)線轉(zhuǎn)變成全自動(dòng)的智能工廠。此外，這些制造商還為制造業(yè)內(nèi)的其他公司提供創(chuàng)新技術(shù)，幫助他們將生產(chǎn)設(shè)施轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄芄S。因此，德國(guó)工業(yè)企業(yè)占絕大多數(shù)（98％以上），對(duì)中小企業(yè)起著重要作用。

　　究竟是什么類型的支持，半導(dǎo)體制造商面臨的挑戰(zhàn)以及工業(yè)4.0帶來的機(jī)遇是什么？這些問題在下面進(jìn)行檢查。

　　企業(yè)需要決定他們的生產(chǎn)設(shè)施是否轉(zhuǎn)化為智能工廠意味著無謂的努力或?qū)嶋H生產(chǎn)力的提高，并相應(yīng)地降低成本。

　　為了找到以下關(guān)鍵問題的答案，許多市場(chǎng)研究公司已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究。他們都得出了同樣的結(jié)論：工業(yè)4.0將為中小企業(yè)提供附加價(jià)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)體制造商來說，研究的結(jié)果可以分為三個(gè)領(lǐng)域：新技術(shù)，新產(chǎn)品提供和新商業(yè)模式。這三個(gè)領(lǐng)域一起涵蓋了生產(chǎn)及其產(chǎn)品的整個(gè)價(jià)值鏈 - 從傳感器節(jié)點(diǎn)，云端，到下游服務(wù)。

　　為了向智能工廠轉(zhuǎn)型，強(qiáng)制性地需要智能化和省電的產(chǎn)品，或者可以以簡(jiǎn)單的方式（如即插即用）集成到現(xiàn)有生產(chǎn)結(jié)構(gòu)中的*自主的系統(tǒng)。這些系統(tǒng)由各種半導(dǎo)體器件和傳感器組成，與模擬和數(shù)字信號(hào)處理IC相結(jié)合。價(jià)值鏈?zhǔn)紫葟倪@些設(shè)備開始，傳感器負(fù)責(zé)從真實(shí)的物理世界收集數(shù)據(jù)，之后他們必須在數(shù)字領(lǐng)域內(nèi)轉(zhuǎn)換和處理數(shù)據(jù)。

　　新的要求

　　隨著價(jià)值鏈的發(fā)展，市場(chǎng)需求將會(huì)發(fā)生變化。這就是為什么半導(dǎo)體制造商必須將自己的企業(yè)和產(chǎn)品適應(yīng)智能工廠的現(xiàn)實(shí)。技術(shù)趨勢(shì)正朝著智能化，節(jié)能化的產(chǎn)品方向發(fā)展，集成安全保障功能和能量收集能力。使用ADI公司的基于MEMS的加速度計(jì)ADXL356的例子，圖2顯示了這樣一個(gè)器件或整個(gè)系統(tǒng)的外觀。

　　ADXL356是一款低成本，低噪聲的3軸加速度計(jì)，測(cè)量范圍高達(dá)±40 g（FSR）。這部分的主要特點(diǎn)是其極低的失調(diào)漂移和低功耗。由于其密封封裝，ADXL356特別適用于惡劣環(huán)境條件下的傾斜測(cè)量，高分辨率振動(dòng)測(cè)量以及低電流或電池供電的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的高性能（長(zhǎng)時(shí)間）測(cè)量，例如那些用于結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)（SHM），姿態(tài)航向參考系統(tǒng)（AHRS）或其他各種具有突然的過度作用力的應(yīng)用。

　　ADXL356構(gòu)成了系統(tǒng)的基礎(chǔ)，并擴(kuò)展了其他功能：通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器，微控制器以及支持以太網(wǎng)，6LpoWPAN等通信標(biāo)準(zhǔn)的各種模擬和數(shù)字，部分隔離或無線接口的集成信號(hào)處理。或ADRadioNet。后者是由ADI公司開發(fā)的一種通信標(biāo)準(zhǔn)，具有無線自愈多跳通信協(xié)議，高可擴(kuò)展性和低內(nèi)存消耗。

　　此外，諸如AES-128和AES-256的集成加密方法提高了對(duì)可能的網(wǎng)絡(luò)攻擊的安全性。后但并非不重要的一點(diǎn)是，功能安全在這些系統(tǒng)的開發(fā)過程中起著重要的作用，因?yàn)檫@在智能工廠中也是非常重要的。

　　對(duì)于半導(dǎo)體制造商來說，未來只能擴(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)上被視為性的玩家，為了挖掘工業(yè)4.0的全部潛力，他們現(xiàn)有的產(chǎn)品范圍必須通過通信和低功耗微處理器技術(shù)來擴(kuò)展。

　　考慮到這一點(diǎn)，ADI公司已經(jīng)在其產(chǎn)品組合中提供了相關(guān)的解決方案。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解決方案能夠以相當(dāng)簡(jiǎn)單的方式改善傳統(tǒng)的擁塞通信網(wǎng)絡(luò)，為其新型節(jié)能技術(shù)使用現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施。

　　市場(chǎng)研究還顯示，中小企業(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)品整合到系統(tǒng)中。這樣可以減少企業(yè)的額外努力，并可以繼續(xù)關(guān)注其核心業(yè)務(wù)。特別是供應(yīng)商和企業(yè)之間的合作或合作被認(rèn)為是支持類型。

　　由于工業(yè)4.0的諸多優(yōu)勢(shì)，至今為止很多企業(yè)還沒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被認(rèn)為是智能工廠的無利益及其相關(guān)成本。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)體制造商不得不提高客戶的認(rèn)知度，并提供展示智能工廠優(yōu)勢(shì)的教育資料，同時(shí)也指出了在投資中獲得的價(jià)值。

　　但是，投資不僅要有興趣將自己的設(shè)施變成智能工廠的中小企業(yè)進(jìn)行投資。像半導(dǎo)體制造商這樣的智能解決方案提供商不得不投資自己的產(chǎn)品，并可能需要對(duì)其各個(gè)業(yè)務(wù)部門進(jìn)行重組。這些投資是新技術(shù)和新商業(yè)模式的必要條件，也是市場(chǎng)營(yíng)銷活動(dòng)，資質(zhì)對(duì)策和銷售管理的發(fā)展和拓展。

　　隨著生產(chǎn)部門的轉(zhuǎn)型，數(shù)據(jù)和IT安全等領(lǐng)域一再發(fā)揮重要作用。這些主題不僅僅是成功引入工業(yè)4.0的重要要求。數(shù)字系統(tǒng)必須作為關(guān)鍵的接受和成功因素不斷地落實(shí)到數(shù)字系統(tǒng)中。

　　對(duì)于企業(yè)來說，早日把基本的戰(zhàn)略方向設(shè)定到工業(yè)4.0的實(shí)施，收集相關(guān)技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)，是非常重要的。然而，這一過程需要耐心，因?yàn)樵S多相關(guān)技術(shù)不可能在五到十年甚至更長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)充分發(fā)揮其潛力。因此，工業(yè)4.0的實(shí)施過程將需要很長(zhǎng)時(shí)間。而且，由于缺乏明確的定義，工業(yè)4.0將沒有*實(shí)施的具體日期。而不是談?wù)摴I(yè)革命，用“工業(yè)革命”這個(gè)術(shù)語來說可能更有意義。

　　隨著生產(chǎn)環(huán)境的變化，新的參與者和競(jìng)爭(zhēng)者也將出現(xiàn)或影響市場(chǎng)。會(huì)出現(xiàn)聯(lián)盟，以重大的方式影響生產(chǎn)形象。工廠或企業(yè)的未來將在工廠大廳內(nèi)越來越少地決定。軟件和服務(wù)部門也將發(fā)揮重要作用，因?yàn)橹挥袑⑻摂M與現(xiàn)實(shí)世界起來才能確保巨大的生產(chǎn)潛力。

　　很顯然，對(duì)于企業(yè)來說，當(dāng)前發(fā)展的步伐正在加快，如果錯(cuò)過了船，他們很難趕上。

　　不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)

　　因此，企業(yè)不再相信工業(yè)4.0是暫時(shí)的炒作。與此同時(shí)，目前的市場(chǎng)發(fā)展已經(jīng)顯示出工業(yè)4.0和智能工廠的不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。關(guān)于缺失標(biāo)準(zhǔn)，缺少安全性，知識(shí)差等問題大的問題正在變得相當(dāng)小。此外，生產(chǎn)環(huán)境的未來混亂也在減少。

　　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。