隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展，后工業(yè)時(shí)代不斷發(fā)展，甚至呈現(xiàn)出加速演變的趨勢(shì)。未來(lái)，無(wú)人工廠將會(huì)是智能升級(jí)的一個(gè)重要方向，不僅能讓人從簡(jiǎn)單的、繁復(fù)的、危險(xiǎn)的工作中解脫出來(lái)，還能極大地提高成產(chǎn)效率。在這種情況下，工業(yè)自動(dòng)化將面臨哪些新的挑戰(zhàn)？又有哪些機(jī)會(huì)？

近日，在深圳舉行的工廠自動(dòng)化和機(jī)器人技術(shù)創(chuàng)新的媒體見(jiàn)面會(huì)上，德州儀器處理器部門負(fù)責(zé)人Sameer Wasson、德州儀器中國(guó)區(qū)業(yè)務(wù)拓展總監(jiān)吳健鴻針對(duì)智慧工廠的發(fā)展趨勢(shì)和面臨的挑戰(zhàn)進(jìn)行了深入的探討，并分享了TI在工業(yè)領(lǐng)域的最新技術(shù)產(chǎn)品和解決方案。

德州儀器處理器部門負(fù)責(zé)人Sameer Wasson

無(wú)人工廠容錯(cuò)率低，對(duì)數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理能力要求極高

工業(yè)自動(dòng)化的最終目的是降低人工成本，提高生產(chǎn)效率，打造無(wú)人工廠。而無(wú)人工廠的容錯(cuò)率較低，一旦工廠里面的人手越來(lái)越少，其自動(dòng)化的部分要實(shí)現(xiàn)機(jī)器自動(dòng)運(yùn)行，不允許出現(xiàn)差錯(cuò)。目前，工業(yè)領(lǐng)域涉及數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理等各個(gè)層面，存在和其他行業(yè)不同的問(wèn)題，比如：如何避免數(shù)據(jù)因采集和傳輸環(huán)節(jié)出錯(cuò)造成停產(chǎn)問(wèn)題？如何保證工廠自動(dòng)運(yùn)行的時(shí)候不會(huì)誤傷周邊工人？

無(wú)人工廠往往需要采集和獲取很多環(huán)境數(shù)據(jù)，因此，數(shù)據(jù)采集和傳輸是智慧工業(yè)中一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)。一旦一個(gè)傳感器傳送了錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)或者沒(méi)有成功傳輸數(shù)據(jù)，都會(huì)對(duì)工廠的生產(chǎn)帶來(lái)很大的影響，甚至造成重大損失。

和消費(fèi)電子等領(lǐng)域相比，工業(yè)傳感器在精度、穩(wěn)定性、抗震動(dòng)和抗沖擊性方面有更苛刻的要求，需要從穩(wěn)定性、精度、運(yùn)行安全等多方面考慮，不管是簡(jiǎn)單的溫度、濕度的傳感器，甚至是更復(fù)雜的有距離要求的傳感器，比如激光雷達(dá)。

不同的傳感應(yīng)用，需要把采集到的數(shù)據(jù)傳送到終處理器里，幫助做實(shí)時(shí)的判斷。此時(shí)，通訊技術(shù)為數(shù)據(jù)傳輸起到很重要的作用。工業(yè)應(yīng)用對(duì)4G、5G、WiFi、藍(lán)牙等短距離通訊技術(shù)有一定的需求，但工廠涉及到大量的設(shè)備，這些設(shè)備里是需要有去做實(shí)時(shí)控制的部分。特別是現(xiàn)在很多工廠采購(gòu)的設(shè)備都是從不同的公司買來(lái)的，如何實(shí)現(xiàn)設(shè)備的互聯(lián)互通成了一個(gè)擺在面前的難題，這需要有標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)通信的來(lái)滿足，確保每一個(gè)系統(tǒng)都是采用了相同的通信協(xié)議，最終實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。

在工廠設(shè)備從原來(lái)的單打獨(dú)斗變成互聯(lián)互通的情況下，數(shù)據(jù)的安全和保密工作需要高度重視。如果沒(méi)有進(jìn)行數(shù)據(jù)保密，很容易被黑客破解系統(tǒng)，甚至造成了重大的災(zāi)難。設(shè)計(jì)工業(yè)自動(dòng)化的過(guò)程中，需要考慮周邊人員的安全。目前的無(wú)人工廠并非完全無(wú)人，哪怕有一個(gè)人在工廠里工作，也要確保自動(dòng)化系統(tǒng)里與足夠的安全措施，保證不傷害工人的性命。

這方面要求自動(dòng)化工廠有很快的響應(yīng)速度，有實(shí)時(shí)處理的功能。在這樣的情況下，云端服務(wù)器不一定是最好的解決方案，反而本地運(yùn)算和云端相結(jié)合會(huì)是更好的方法。

Sameer Wasson說(shuō)：“以前工廠的更多的是MCU，現(xiàn)在都用比較大的AM處理器解決實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理的問(wèn)題。這些數(shù)據(jù)一方面會(huì)在本地去做運(yùn)算，另一方面也有很多的數(shù)據(jù)要傳送到云端，特別是有一些比如需要根據(jù)工廠業(yè)務(wù)的情況才決定去投入什么樣的生產(chǎn)線，去做什么樣的產(chǎn)品，這樣的應(yīng)用需要本地運(yùn)算和云端服務(wù)進(jìn)行結(jié)合才能發(fā)揮最好的能效。至于設(shè)備如何跟云端連接，怎么樣利用所謂的Gateway去做連接，邊緣計(jì)算的權(quán)重多少比較合適都是需要考慮的問(wèn)題?！?/p>

統(tǒng)一的處理器平臺(tái)才能集中解決分散的需求

目前很多工業(yè)應(yīng)用都是零星分散的，不同的應(yīng)用情景用不同的平臺(tái)進(jìn)行研發(fā)，不僅人力成本高，研發(fā)的時(shí)間和金錢成本也高。工業(yè)自動(dòng)化的需求紛繁復(fù)雜，不僅要求要有強(qiáng)大處理能力的平臺(tái)，還要有統(tǒng)一的平臺(tái)來(lái)進(jìn)行研發(fā)。

Sameer Wasson表示，“從整個(gè)工廠來(lái)說(shuō)，我們是看到越來(lái)越多從整個(gè)系統(tǒng)去考慮，不管這個(gè)工廠里邊的PLC、CNC，還是簡(jiǎn)單的控制機(jī)器手臂，所有的設(shè)備都是需要有互聯(lián)互通的部分。當(dāng)中可能需要有一個(gè)相對(duì)比較強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)處理器或者相對(duì)比較強(qiáng)的邊緣計(jì)算處理器，所以TI在Sitara系列，Sitara就是TI的AM，有可能是AM單核的，有可能是多核的AM，有可能是AM加DSP的控制器有一個(gè)AM6系列的產(chǎn)品，是很適合做工業(yè)傳感、工業(yè)通信還有工業(yè)控制的功能，包括了安全性的部分，這些功能都集成在處理器里面。另外，工人的人身安全部分需要有一些工業(yè)安全的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)滿足，比如說(shuō)IEC61508就是工業(yè)的安全標(biāo)準(zhǔn)。在這方面，我們的產(chǎn)品也可以做到功能安全的基本保護(hù)?！?/p>

此外，針對(duì)如何掌握整個(gè)產(chǎn)線來(lái)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整的問(wèn)題，TI也有相應(yīng)的措施。Sameer Wasson補(bǔ)充說(shuō)，“工業(yè)自動(dòng)化在實(shí)時(shí)監(jiān)控部分需要很精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，不管是溫度也好，濕度也好。剛才提到Sitara  AM6部分，我們?cè)诤芏嗖煌瑧?yīng)用里，在全世界各地已經(jīng)是有很多，雖然這個(gè)產(chǎn)品相對(duì)比較新，但已經(jīng)有很多不同的應(yīng)用，包括了工業(yè)機(jī)器人，我們一體性的機(jī)器人，比較長(zhǎng)的GPU，可以看到有很多AM6已經(jīng)在做。另外來(lái)說(shuō)有很多IPC的HMI應(yīng)用可以看到有越來(lái)越多的客戶會(huì)更希望去到X86平臺(tái)里在AM部分也有更多的選擇。還有在訪問(wèn)的控制或者邊緣設(shè)備的控制，工廠的保護(hù)，還有很多的運(yùn)動(dòng)攻擊，這些支付在醫(yī)療部分，醫(yī)療監(jiān)控這些應(yīng)用都會(huì)看到我們AM6系列很適合做的應(yīng)用?！?/p>

TI在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的殺手锏——毫米波方案

在處理器方面，工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域里目前看到好的技術(shù)是毫米波雷達(dá)。一般來(lái)說(shuō)，毫米波雷達(dá)更多的是出現(xiàn)在汽車應(yīng)用里，比如77G雷達(dá)。而應(yīng)用在工業(yè)領(lǐng)域的一般的標(biāo)準(zhǔn)是以60G頻率為主的。吳健鴻表示，TI去年開(kāi)始有一些新的60G的毫米波雷達(dá)出來(lái)，是專門針對(duì)工業(yè)應(yīng)用為主去做的。

德州儀器中國(guó)區(qū)業(yè)務(wù)拓展總監(jiān)吳健鴻

TI的60－GHz毫米波傳感器克服了與射頻設(shè)計(jì)相關(guān)的傳統(tǒng)挑戰(zhàn)，體積非常小，也能為客戶降低成本，提供高達(dá)4GHz的超寬帶寬。其毫米波傳感器能在單芯片上集成精確的傳感和實(shí)時(shí)決策以及處理，可以在復(fù)雜的環(huán)境下檢測(cè)物體的速度、角度和距離，也能提供高級(jí)算法的片上處理功能?？蛻敉ㄟ^(guò)這個(gè)毫米波傳感器，能讓機(jī)器實(shí)現(xiàn)的獨(dú)特?cái)?shù)據(jù)集與片上處理功能，減少工廠在自動(dòng)化設(shè)計(jì)和運(yùn)作時(shí)的錯(cuò)誤檢測(cè)。

結(jié)語(yǔ)

工業(yè)自動(dòng)化正基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)往智能化方向發(fā)展，使得工廠的設(shè)備能夠快速實(shí)現(xiàn)內(nèi)部聯(lián)通、接收及理解信息，并做出實(shí)時(shí)決策。這一智能化趨勢(shì)不僅推動(dòng)著智慧工業(yè)的創(chuàng)新，也為半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)新機(jī)遇。

TI有整個(gè)系列的產(chǎn)品，能集中解決各種問(wèn)題，覆蓋低端、中端到高端市場(chǎng)，有大內(nèi)核和多內(nèi)核的，也有AM和DSP，有很多不同類型的產(chǎn)品能滿足各種各樣的需求。更重要的是，TI能通過(guò)提供一整個(gè)系列的產(chǎn)品給客戶，讓他們可以在一個(gè)處理器平臺(tái)根據(jù)不同的應(yīng)用選擇所需的產(chǎn)品。