如果說成為制造強國對于中國來說是別無選擇，那么被看成第四次工業(yè)革命重要基石的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的建設則是必由之路。
產(chǎn)業(yè)的提升需要具體的路徑，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的價值不僅在于通過基礎設施的建設來降低企業(yè)生產(chǎn)成本，更是在數(shù)字化轉型、網(wǎng)絡化協(xié)同、智能化生產(chǎn)中改變企業(yè)思路，邁向現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系。從2012年“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”概念首次被提出，到5年后國家出臺工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)頂層規(guī)劃，之后2019年工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)更是被寫入《政府工作報告》，2020年3月工信部則發(fā)布了20項措施推動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)加速發(fā)展，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)毫無懸念地成為新基建七大方向之一。
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隨著近幾年的不斷發(fā)展，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的建設已經(jīng)從最初發(fā)展基礎架構升級為圍繞業(yè)務場景，應用聚焦基于設備物聯(lián)的數(shù)據(jù)價值挖掘和特定場景深度優(yōu)化。快速的發(fā)展并不能掩蓋背后的隱憂，德州儀器（TI） 區(qū)域銷售經(jīng)理Vincent表示，對于大多數(shù)企業(yè)來說，主要仍面臨三方面的困難和一個方面的擔心。
首先是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的能力仍然不足，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺需要高效的數(shù)據(jù)采集、分析、服務等多方面能力，且設備種類復雜、通信協(xié)議與數(shù)據(jù)格式各異，缺乏有效的降低接入成本的方法；其次，企業(yè)的資金投入能力不足，眾多企業(yè)尚處于低價同質化競爭階段，并不愿意下大成本進行信息化改造；再次，企業(yè)的意愿不足，目前由于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展處于初期，效果和實際回報并不明顯。至于擔心則集中在互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)安全方面，害怕財務數(shù)據(jù)以及生產(chǎn)運營和管理數(shù)據(jù)的泄露。
用戶的需求和遲疑給傳統(tǒng)工業(yè)基礎架構帶來眾多創(chuàng)新的同時，也帶來了更多設計挑戰(zhàn)，這需要集成電路供應商來幫助工程師在控制器、通信、感應等方面開發(fā)智能系統(tǒng)。
數(shù)據(jù)來源不再是痛
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與現(xiàn)代化工業(yè)最大的不同，就是可以利用數(shù)據(jù)和機器學習推動更智能的系統(tǒng)，因此作為驅動制造業(yè)務最重要的數(shù)據(jù)來源，工業(yè)現(xiàn)場傳感器要更加準確及智能化。各種類型的傳感器因此層出不窮，而前幾年出現(xiàn)的CMOS毫米波雷達技術則炙手可熱。
毫米波雷達利用60GHz或77GHz高頻毫米波技術，可在檢測范圍內精確測量物體的距離、相對速度和接近角度。與基于視覺和激光雷達的傳感器相比，毫米波傳感器可以更好地抵御雨、塵、煙、霧或霜等環(huán)境影響，可在完全黑暗中或陽光直射下工作。因此十分適合工業(yè)等復雜的現(xiàn)場環(huán)境。支持安裝在無外透鏡、通風口或傳感器表面的塑料外殼內，更容易圍繞防護等級 （IP） 69K 標準進行設計，而且非常堅固耐用。與光學傳感器不同，毫米波傳感器不會收集任何個人身份信息，可以應用在隱私敏感區(qū)域。
毫米波雷達系統(tǒng)包括發(fā)送和接收射頻組件，天線以及時鐘等模擬組件和模數(shù)轉換器 （ADC）、微控制器單元 （MCU） 和數(shù)字信號處理器 （DSP） 等，TI IWRx 工業(yè)毫米波器件將以上組件全部集成，額外的數(shù)字處理資源還可用于聚合、跟蹤和分類等任務的數(shù)據(jù)后處理。并可直接在傳感器邊緣進行實時處理，通常無需額外的處理器。該產(chǎn)品系列品類齊全，涵蓋從高性能雷達前端到超高分辨率、低功耗小型單芯片雷達的所有產(chǎn)品。
業(yè)界仍在探索毫米波雷達在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的應用。 兩個潛在的應用是占用檢測和機器人技術。 對于占用檢測，雷達會計算一個區(qū)域內的人員數(shù)量，跟蹤他們的運動路徑，識別運動特征，例如一個人跌倒時的運動特征，甚至可以在一個人靜止不動時也可以檢測到更細微的動作，例如心跳和呼吸頻率。對于機器人技術，雷達可以幫助無人駕駛車輛和無人機檢測障礙物以幫助導航，或者在人和其他移動物體周圍實現(xiàn)更安全的操作。毫米波雷達等傳感器幫助我們與機器互動，減少事故發(fā)生，實現(xiàn)智能機械臂、協(xié)作機器人系統(tǒng)、無人工廠管理等應用。
忘記通信與處理的痛
隨著傳感器和執(zhí)行器數(shù)量的不斷增加，需要優(yōu)化整個工廠通信對于滿足各種規(guī)模系統(tǒng)的各種要求。同時，在高度自動化的工廠中，大型現(xiàn)場網(wǎng)絡（包括復雜系統(tǒng)、PLC和支持與外部網(wǎng)絡交互的網(wǎng)關）也隨著數(shù)據(jù)傳輸量的增加和復雜度的增加，而變得更加重要。顯然自動化設備之間有著非常之多的通信選擇。在網(wǎng)絡通信方面，TI產(chǎn)品支持廣泛的工業(yè)通信標準 -- 從串行接口 （IO-Link、CAN、RS-485） 到工業(yè)以太網(wǎng)，以及諸如具備時效性的網(wǎng)絡體系 （TSN） 和單對以太網(wǎng) （SPE） 等新技術。對于基于視覺的工業(yè)系統(tǒng)，TI 的 V3link? 串行器和解串器有助于通過單根超細線同時傳輸高分辨率視頻、控制信號和電源。 這些解決方案使設計師能夠擁有更高的連通性和可擴展性，以滿足當前行業(yè)趨勢的需求。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用的設計人員必須確定要支持哪類工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議，以使其系統(tǒng)與多個現(xiàn)場總線環(huán)境兼容。傳統(tǒng)上，添加協(xié)議需要創(chuàng)建附加接口或插入到主板的可互換模塊，每個決策都涉及到額外的硬件設計、更大的材料清單以及更長的測試和認證周期。TI Sitara?處理器和微控制器無需添加硬件，即可提供支持多協(xié)議工業(yè)以太網(wǎng)的集成可編程實時單元和工業(yè)通信子系統(tǒng)（PRU-ICSS）。
TI最新推出的Sitara AM2x系列MCU結合了MCU和MPU的優(yōu)勢，比如MPU中的高性能Arm? Cortex-R系列CPU內核，高性能的RAM以及高速的信號處理，以及高速實時工業(yè)通信總線接口，并且結合了MCU中的安全功能及實時外設等特性，通過將業(yè)界先進的處理性能、實時控制和高級網(wǎng)絡功能結合，從而使工廠自動化實現(xiàn)了低延遲實時處理和控制，并通過PRU-ICSS通信加速模塊簡化實現(xiàn)工業(yè)網(wǎng)絡。
未來的計算，尤其是與機器學習相關的計算，將越來越多地發(fā)生在邊緣。為了滿足這一要求，嵌入式系統(tǒng)需要具有更高的性能和性價比，同時降低功耗。 TI 的 Jacinto? 7 SoC 集成了 A72 CPU、R5 MCU、多核 DSP 以及深度學習和視覺處理加速器，能夠以低功耗水平支持高實時計算吞吐量?？蛻裟軌蚴褂眯袠I(yè)標準的AI引擎，在 TI 高效的深度學習處理器上部署訓練有素的網(wǎng)絡模型。
需要選擇正確的合作伙伴落地
顯然，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是一個非常復雜的系統(tǒng)，在傳感、網(wǎng)絡傳輸、執(zhí)行、機電一體化和功能性安全以及電氣方面存在諸多設計挑戰(zhàn)。TI推出了一系列高性價比的模擬和嵌入式方案，一方面為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)提供靈活可靠的數(shù)據(jù)搜集、傳輸、處理、執(zhí)行的基礎芯片，另一方面則是通過一站式的設計和參考資料，幫助中國客戶加速開發(fā)周期，盡早普及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)市場。
目前中國是全世界唯一擁有聯(lián)合國產(chǎn)業(yè)分類中所列全部工業(yè)門類41個工業(yè)大類、207個工業(yè)中類、666個工業(yè)小類的國家。“十四五計劃”和2035年遠景目標將“堅定不移建設制造強國、質量強國、網(wǎng)絡強國、數(shù)字中國”擺在重要位置。隨著《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展行動計劃》（2021~2023）的發(fā)布，標志著未來3年將是中國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)快速成長期的關鍵期。工信部數(shù)據(jù)顯示，截至2021年3月底，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺連接工業(yè)設備總數(shù)達到7300萬臺，工業(yè)應用突破59萬個。
作為全球領先的半導體公司，TI提供系統(tǒng)級方案，既幫助提升工程師的設計效能，又加速產(chǎn)品驗證與量產(chǎn)。根據(jù)TI 2020財年業(yè)績報告，工業(yè)市場占比已超過35%，是五大細分市場的第一位。今年恰逢TI進入中國35周年，從進入中國伊始，TI一直持續(xù)深耕中國工業(yè)市場，隨著中國新基建的推進，TI始終如一，助力工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的騰飛。TI擁有品類齊全的模擬和嵌入式處理系列產(chǎn)品、強大的本地制造研發(fā)能力、遍布全國的產(chǎn)品分銷及銷售網(wǎng)絡的公司，顯然會成為中國工業(yè)數(shù)字化之旅的同行者。
