【導(dǎo)讀】今年年初，工信部印發(fā)《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展行動計劃（2021—2023年）》對今后三年工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的重點工作內(nèi)容做出部署，具體包括：實施網(wǎng)絡(luò)體系強基行動，推進工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通工程，推動IT與OT網(wǎng)絡(luò)深度融合；實施平臺體系壯大行動，推進工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺體系化升級工程，推動工業(yè)設(shè)備和業(yè)務(wù)系統(tǒng)上云上平臺數(shù)量比2020年翻一番；等等。行動計劃完整反應(yīng)了當(dāng)前工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的大勢所趨，在第九屆EEVIA年度中國ICT媒體論壇暨2021產(chǎn)業(yè)和技術(shù)展望研討會上，ADI首次線下發(fā)布的思想領(lǐng)導(dǎo)力白皮書《工業(yè)4.0數(shù)字化轉(zhuǎn)型洞察：無縫連接推動工業(yè)創(chuàng)新》關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)也反應(yīng)這個趨勢。
該白皮書由ADI委托Forrester Consulting評估工業(yè)現(xiàn)代化的現(xiàn)狀，在線調(diào)研了312位在各自組織內(nèi)負(fù)責(zé)制定工業(yè)連接戰(zhàn)略的資深制造業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者。“當(dāng)前企業(yè)競爭優(yōu)勢來源于將工業(yè)數(shù)據(jù)可靠地轉(zhuǎn)化為值得信賴的可行見解的能力，而連接是推動創(chuàng)新見解的基礎(chǔ)。對那些同時發(fā)展安全性和網(wǎng)絡(luò)可靠性戰(zhàn)略的制造商而言，正面臨前景光明的未來。”ADI中國區(qū)工業(yè)市場總監(jiān)蔡振宇在研討會上解讀白皮書時指出，“我們希望通過調(diào)查來評估工業(yè)的連接現(xiàn)狀，然后看如何去用產(chǎn)品和技術(shù)幫助這些客戶加速數(shù)字化轉(zhuǎn)型。”
ADI中國區(qū)工業(yè)市場總監(jiān)蔡振宇
構(gòu)筑“平面”未來工廠，制造業(yè)互聯(lián)需要技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)升級
“工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型道路最核心的一點在于首先要拿到足夠量的數(shù)據(jù)，前提條件是大量的連接，連接是第一步也是最重要的工作，在目前階段，提升連接的質(zhì)量和能力至關(guān)重要。”蔡振宇表示。先進且高水平的工業(yè)連接能夠確保將大量工業(yè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為洞察力和決斷力，最終實現(xiàn)更好的業(yè)務(wù)產(chǎn)出和行業(yè)顛覆的根本保證。在新一代工業(yè)連接的加持下，資產(chǎn)和技術(shù)將通過連接形成一個高效、有彈性且靈活的生態(tài)系統(tǒng)，可以輕松適應(yīng)獨特的制造需求并兼顧未來趨勢。
您的公司如何劃分以下技術(shù)投資的優(yōu)先級？
調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，由于現(xiàn)有基礎(chǔ)存在客觀差異，不同成熟度（調(diào)研中按照受訪者企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的成熟度分為低、中、高進行分組）的公司對于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)未來的需求也不一樣，新興技術(shù)投資優(yōu)先級有先后。以IIoT技術(shù)為例，85%的高成熟度公司表示IIoT技術(shù)目前支持許多工廠車間，相比之下中成熟度公司這一比例為66%，而低成熟度公司僅17%。對低成熟度公司而言，IIoT是首要技術(shù)投資重點，這表示他們發(fā)展方向類似，但進度較為緩慢。
當(dāng)制造商試圖連接更多資產(chǎn)時，顯然他們希望通過混合有線/無線網(wǎng)絡(luò)來進行連接。對于大多數(shù)中成熟度和高成熟度公司而言，投資有線（如工業(yè)以太網(wǎng)）和無線（如5G）連接是關(guān)鍵優(yōu)先事項。即使是公司成熟度最高的受訪者也承認(rèn)，還有許多工作需要完成。事實上，與競爭對手相比，只有39%的高成熟度公司認(rèn)為他們在實現(xiàn)數(shù)字化優(yōu)先方面做得非常好。在中成熟度和低成熟度公司中，這一比例甚至更低。從本質(zhì)上來說，制造業(yè)是資產(chǎn)密集型產(chǎn)業(yè)，實現(xiàn)數(shù)字化優(yōu)先需要通過安全可靠的網(wǎng)絡(luò)來連接物理和數(shù)字資產(chǎn)。
“在此基礎(chǔ)上，可以預(yù)見工廠如何從傳統(tǒng)獨立網(wǎng)絡(luò)下的‘垂直型’結(jié)構(gòu)拓展成未來的‘平面型’結(jié)構(gòu)：更高水平的信息技術(shù)(IT)或企業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施將與廠區(qū)的控制網(wǎng)絡(luò)（OT）融合；廠區(qū)中現(xiàn)有的各種網(wǎng)絡(luò)或生產(chǎn)單位將協(xié)同共存，支持交互操作；整個工藝環(huán)境將中實現(xiàn)無縫、安全的連接，從工藝終端一直到企業(yè)云。這種新型結(jié)構(gòu)下的物理接口以及協(xié)議將統(tǒng)一成‘一個節(jié)點’，通過標(biāo)準(zhǔn)化的TSN（時間敏感網(wǎng)絡(luò)）和IT接口，并與上游數(shù)據(jù)進行連接和交流。“蔡振宇指出。
“平面型垂直結(jié)構(gòu)”下的未來工廠
找準(zhǔn)落地關(guān)鍵癥結(jié)，ADI解決方案助力工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型
盡管需求不同，但調(diào)查顯示所有企業(yè)的現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施現(xiàn)代化改造主要痛點都趨于一致：計劃外停機代價高昂；傳統(tǒng)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)無法支持現(xiàn)代數(shù)字化業(yè)務(wù)；缺少專業(yè)知識減緩了網(wǎng)絡(luò)改進工作的速度。如何對癥下藥？蔡振宇給出了建議：“選擇連接戰(zhàn)略合作伙伴。對經(jīng)常在工業(yè)領(lǐng)域奮戰(zhàn)的公司來說，缺少的就是相應(yīng)的IT或者連接的經(jīng)驗，ADI希望成為中國工業(yè)數(shù)字化之旅的同行者。”怎樣助力不同成熟度的公司打造未來工廠？蔡振宇總結(jié)了兩大方向：實現(xiàn)安全、靈活、可靠的連接；加速數(shù)字化應(yīng)用落地。
調(diào)查數(shù)據(jù)-現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施現(xiàn)代化改造過程艱難的三大主要痛點
聚焦工業(yè)以太網(wǎng)的價值主張，實現(xiàn)安全統(tǒng)一互聯(lián)。當(dāng)前工業(yè)環(huán)境下的各種以太網(wǎng)協(xié)議甚至物理接口，都不是統(tǒng)一的。接口協(xié)議混亂導(dǎo)致了傳統(tǒng)工業(yè)系統(tǒng)設(shè)計的設(shè)備端、控制端、應(yīng)用端都相對獨立，沒有辦法和真正的網(wǎng)絡(luò)連接。“對此，ADI可拓展、安全的確定性以太網(wǎng)解決方案，可以提供邊緣至云端的無縫、安全連接技術(shù)，能夠?qū)⒄麄€工廠相應(yīng)的產(chǎn)品連接在一起，從過程控制到互聯(lián)運動。”蔡振宇繼續(xù)分享道，“更強的芯片核心可以把整個工廠相應(yīng)的產(chǎn)品連在一起，實現(xiàn)萬物互聯(lián)；更高的帶寬可帶來更好的易用性，有助于幫助IT、OT的融合，提高靈活生產(chǎn)效率，同時也是TSN的良好載體。”
ADI提供邊緣至云端的無縫、安全連接技術(shù)
為實現(xiàn)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用必須支持各種常見的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌鏟ROFINET、EtherNet/IP®、EtherCAT®、POWERLINK®等常用工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議，以及線狀和環(huán)狀拓?fù)浜托切瓮負(fù)?，ADI打造的fido5000系列產(chǎn)品是具有兩個以太網(wǎng)端口的實時以太網(wǎng)、多協(xié)議 (REM) 交換芯片，是可編程的 IEEE 802.3 10 Mbps/100 Mbps 以太網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議版本 6 (IPv6) 和互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議版本 4 (IPv4) 交換機。除此之外，ADI新一代三端口ADIN1300是支持TSN的網(wǎng)絡(luò)芯片，使用雙絞線進行收發(fā)，采用標(biāo)準(zhǔn)xMII接口，可連接任何處理器，具備超低延遲、超低功耗的特性，已經(jīng)被用于軌道交通等工業(yè)場景中；以及可幫助制造商和工業(yè)運營商提高控制系統(tǒng)的靈活性的軟件可配置輸入/輸出(I/O)產(chǎn)品系列（AD74412R和AD74413R）。
此外，5G正在加速在各行各業(yè)落地，必將給工業(yè)連接帶來新的變化。5G的三大特性——高傳輸速率、海量連接和低時延（URLLC）使得5G+工業(yè)現(xiàn)場可能是5G在工業(yè)領(lǐng)域的突破點。“5G與TSN的結(jié)合將是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的方向，并推動工業(yè)無縫連接的創(chuàng)新。”蔡振宇指出。
提升產(chǎn)線數(shù)字化水平，從設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測入手。計劃外停機成為調(diào)研數(shù)據(jù)顯示的企業(yè)主要痛點，近年來越來越多的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測（CBM，Condition Based Monitoring）被工業(yè)企業(yè)作為避免意外設(shè)備停工事故的主要手段，通過設(shè)備的振動狀態(tài)采集分析從而提升設(shè)備性能、生產(chǎn)效率與附加值。
為實現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測，ADI推出了基于其多個系列高性能傳感器、完整信號鏈及算法在內(nèi)的完整解決方案。例如ADXL100x系列單軸加速度計針對工業(yè)狀態(tài)監(jiān)控應(yīng)用而優(yōu)化，測量帶寬高達50 kHz，g值范圍高達±100 g，并且擁有超低的噪聲性能，旋轉(zhuǎn)機械中發(fā)生的主要故障都在ADXL100x系列狀態(tài)監(jiān)控加速度計的測量范圍以內(nèi)。而集成的模塊產(chǎn)品ADcmXL3021還將高性能振動檢測和各種信號處理功能相結(jié)合，可以跟蹤許多機器平臺上的振動信號，可簡化狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)中的智能傳感器節(jié)點開發(fā)周期。
ADI團隊不僅致力于將人類對振動的解讀用于工業(yè)設(shè)備監(jiān)測，還從設(shè)備的聲音中實現(xiàn)檢測異常行為并進行診斷。ADI的OtoSense體系結(jié)構(gòu)就是一種融合人工智能的設(shè)備健康監(jiān)測系統(tǒng)，讓計算機能夠理解設(shè)備發(fā)出的聲音和振動主要指標(biāo)，能夠在問題變得嚴(yán)重之前確定工廠機器中的潛在問題。
內(nèi)外雙循環(huán)模式下中國工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型未來可期
作為一家高性能半導(dǎo)體技術(shù)企業(yè)，工業(yè)應(yīng)用是ADI公司業(yè)務(wù)的重中之重——其2020年56億美金營收中53%來自于工業(yè)領(lǐng)域。“這就是我們?yōu)槭裁匆龉I(yè)互聯(lián)網(wǎng)白皮書的起因。”蔡振宇指出，“中國已經(jīng)成ADI在全球第二大的市場，因此這也是我們要把這個白皮書在中國做發(fā)布很重要的原因，ADI一貫非常重視中國市場。”
這波席卷全球的數(shù)字化浪潮正在為中國工業(yè)領(lǐng)域帶來驟變的機遇，越來越多的中國企業(yè)開始站在數(shù)字化時代的風(fēng)口上，思考未來行業(yè)發(fā)展的新路徑。“當(dāng)前中國經(jīng)濟正處于經(jīng)濟增長支柱‘內(nèi)循環(huán)’和促進全球化‘外循環(huán)’的發(fā)展階段，特別是智慧城市、綠色能源、工業(yè)自動化、智能交通、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是工業(yè)五大主要發(fā)展方向，正在為中國乃至全經(jīng)濟增長發(fā)揮關(guān)鍵作用。” 蔡振宇指出，“如何在關(guān)鍵節(jié)點抓住正確方向完成數(shù)字化落地和卡位，將成為企業(yè)立足未來的根基。而我們愿意與中國客戶達成合作伙伴，以本地化策略快速響應(yīng)，幫助客戶進行數(shù)字化轉(zhuǎn)型并達成雙贏。”
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