由于其經(jīng)濟(jì)影響巨大，工業(yè)4.0也受到政治推動(dòng)，各國(guó)政府官員正在推動(dòng)一種將供應(yīng)商視角和用戶公司視角結(jié)合起來(lái)的雙重戰(zhàn)略，主要領(lǐng)域是工業(yè)自動(dòng)化和工廠工程。為此，制造商必須將最新技術(shù)用于自己的生產(chǎn)過(guò)程，另一方面還要將這些技術(shù)和產(chǎn)品投向市場(chǎng)，從歐美到中國(guó)，這種例子不勝枚舉。

圖1：過(guò)去5年，中國(guó)企業(yè)智能制造產(chǎn)品和服務(wù)利潤(rùn)率貢獻(xiàn)率顯著提升。

從主導(dǎo)供應(yīng)商的角度來(lái)看，信息或通信技術(shù)與傳統(tǒng)高科技方法的整合主要是為了擴(kuò)展生產(chǎn)部門及其技術(shù)。為了實(shí)現(xiàn)這一擴(kuò)展，需要滿足不斷增強(qiáng)的市場(chǎng)動(dòng)能和市場(chǎng)復(fù)雜性所產(chǎn)生的先決條件。從制造企業(yè)的角度來(lái)看，重要的是為新市場(chǎng)設(shè)計(jì)智能技術(shù)和產(chǎn)品，并相應(yīng)地為這些市場(chǎng)服務(wù)。為了滿足供應(yīng)商和制造商的需求，企業(yè)需要兼顧這兩種視角的戰(zhàn)略。例如，半導(dǎo)體行業(yè)中的公司就很擅長(zhǎng)運(yùn)用此類雙重戰(zhàn)略。

ADI公司現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工程師Thomas Brand就曾撰文指出，所有人都同意工業(yè)4.0不僅能推動(dòng)新技術(shù)和智能產(chǎn)品發(fā)展，而且有助于擴(kuò)展生產(chǎn)部門。這同時(shí)為駕馭現(xiàn)有及新興市場(chǎng)不斷增強(qiáng)的市場(chǎng)動(dòng)能和復(fù)雜性創(chuàng)造了條件。能在多個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮作用的公司似乎擁有特別好的起跑位置。這點(diǎn)尤其適用于半導(dǎo)體行業(yè)中的公司。

如ADI公司等半導(dǎo)體制造商正在消化這個(gè)復(fù)雜的概念，將自己的生產(chǎn)線轉(zhuǎn)變成全自動(dòng)智能工廠。此外，這些制造商還向制造業(yè)中的其他公司提供創(chuàng)新技術(shù)，幫助他們將其制造設(shè)施改造成智能工廠。

工業(yè)4.0將為企業(yè)提高附加值，它們應(yīng)該抓住相關(guān)機(jī)會(huì)以鞏固公司的成功。尤其是對(duì)半導(dǎo)體制造商來(lái)說(shuō)，研究結(jié)果可分為三個(gè)方面：新技術(shù)、新產(chǎn)品和新商業(yè)模式。所有這三個(gè)方面一起涵蓋了生產(chǎn)及其產(chǎn)品的整個(gè)價(jià)值鏈——從傳感器節(jié)點(diǎn)開始經(jīng)云端再到下游服務(wù)。

圖2：中國(guó)智能制造企業(yè)所關(guān)注的相關(guān)新技術(shù)。

如圖2所示，德勤2018智能制造企業(yè)調(diào)研中所展示的中國(guó)企業(yè)所關(guān)注的一系列智能制造相關(guān)技術(shù)也從一方面反映了上述價(jià)值鏈的訴求。

如何部署和實(shí)現(xiàn)智能工廠信號(hào)鏈

ADI專家認(rèn)為，為實(shí)現(xiàn)智能工廠轉(zhuǎn)型，必須提供智能和節(jié)能產(chǎn)品，或者說(shuō)完全自主的系統(tǒng)，它們可以很簡(jiǎn)單地集成到現(xiàn)有生產(chǎn)結(jié)構(gòu)中（例如即插即用）。這些系統(tǒng)由各種半導(dǎo)體器件和傳感器組成，并與模擬和數(shù)字信號(hào)處理IC相結(jié)合。價(jià)值鏈從這些器件開始：首先，傳感器負(fù)責(zé)從真實(shí)的物理世界收集數(shù)據(jù)，之后將它們轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，再在數(shù)字領(lǐng)域中進(jìn)行處理。

圖3：ADI眼中的智能工廠信號(hào)鏈。

隨著價(jià)值鏈的發(fā)展，市場(chǎng)需求將改變。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)原因。技術(shù)趨勢(shì)正朝著智能節(jié)能產(chǎn)品以及集成安全安保功能和能源采集能力方向發(fā)展。在圖3中顯示了一個(gè)器件或者說(shuō)一個(gè)完整的系統(tǒng)，其中以ADI公司基于MEMS的加速度計(jì)ADXL356為例。

ADXL356是一款低成本、低噪聲、3軸加速度計(jì)，測(cè)量范圍可達(dá)±40 g (FSR)。該器件的主要特性是超低失調(diào)漂移和低功耗。由于其密封封裝，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)線傳感器中的高性能（長(zhǎng)時(shí)間）測(cè)量，適用于結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)(SHM)、姿態(tài)和航向參考系統(tǒng)(AHRS)或其他具有突然過(guò)大作用力的應(yīng)用等。

ADXL356是構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，并且可以通過(guò)其他功能實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展：利用模數(shù)轉(zhuǎn)換器、微控制器以及各種模擬、數(shù)字（部分隔離）或無(wú)線接口集成信號(hào)處理，支持以太網(wǎng)、6LpoWPAN或ADRadioNet等通信標(biāo)準(zhǔn)。ADRadioNet是由ADI公司開發(fā)的通信標(biāo)準(zhǔn)，其特點(diǎn)是采用無(wú)線自愈式多跳頻的通信協(xié)議，具有高擴(kuò)展性，且內(nèi)存消耗低。此外，它還集成加密方法（例如AES-128和AES-256）可阻止可能的網(wǎng)絡(luò)攻擊，提高了安全性。最后但同樣重要的是，功能安全在這些系統(tǒng)的開發(fā)過(guò)程中起著重要作用，因?yàn)檫@對(duì)智能工廠而言也非常重要。

對(duì)于半導(dǎo)體制造商來(lái)說(shuō)，未來(lái)僅擴(kuò)充傳感器和其他半導(dǎo)體器件的品種是不夠的。為了成為市場(chǎng)上的全球性玩家，以及充分發(fā)掘工業(yè)4.0的潛力，其現(xiàn)有產(chǎn)品范圍必須通過(guò)通信和低功耗微處理器技術(shù)加以擴(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)解決方案。例如在通信領(lǐng)域，有多種采用HART?

圖4：ADI基于MEMS的智能傳感器解決方案調(diào)制解調(diào)器的解決方案。

通過(guò)使用現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)實(shí)現(xiàn)新的節(jié)能技術(shù)，ADI的這些HART解決方案能夠以相當(dāng)簡(jiǎn)單的方式改進(jìn)傳統(tǒng)擁擠不堪的通信網(wǎng)絡(luò)。

市場(chǎng)研究還顯示，智能制造企業(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)品集成到其系統(tǒng)中。通過(guò)這種方式，企業(yè)可以減少額外的工作量，繼續(xù)聚焦于其核心業(yè)務(wù)。具體說(shuō)來(lái)，供應(yīng)商和企業(yè)之間的合作或協(xié)同努力便屬于支持類型。

雖然工業(yè)4.0有諸多優(yōu)點(diǎn)，但是現(xiàn)在的問(wèn)題是為什么仍有不少企業(yè)尚未投資于智能工廠？投資的主要障礙之一是企業(yè)還沒有認(rèn)識(shí)到智能工廠會(huì)帶來(lái)利益，故不愿付出相關(guān)成本。例如，由于缺乏貨幣化評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，目前要計(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)，提供教育資料以說(shuō)明智能工廠的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)指出投資智能工廠會(huì)獲得的價(jià)值。

ADI 公司的 Thomas Brand認(rèn)為：“半導(dǎo)體制造商之類的智能解決方案提供商也必須投資于自己的產(chǎn)品，可能的話還需要重組其各個(gè)業(yè)務(wù)部門。這些投資對(duì)于新技術(shù)和商業(yè)模式，以及開發(fā)和拓展?fàn)I銷活動(dòng)、資格認(rèn)定措施、銷售管理都是必要的?！?/p>

隨著生產(chǎn)部門的轉(zhuǎn)型，數(shù)據(jù)和IT安全等領(lǐng)域會(huì)一再發(fā)揮重要作用。這些方面不僅僅是成功引入工業(yè)4.0的重要需求，而且還應(yīng)該作為關(guān)鍵的成功要素持續(xù)地貫徹到數(shù)字系統(tǒng)中。

總而言之，對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)，重要的是要在開始實(shí)施工業(yè)4.0的早期階段制定基本戰(zhàn)略路線，收集相關(guān)技術(shù)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)可能要經(jīng)過(guò)5年、10年甚至更長(zhǎng)時(shí)間才能充分展現(xiàn)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。

正如 ADI 公司工業(yè)自動(dòng)化業(yè)務(wù)部總經(jīng)理 Brendan O'Dowd 最近指出的，“我們的客戶希望快速邁向工業(yè) 4.0，但也需要確保其投資屬于可行的長(zhǎng)期計(jì)劃。鑒于目前的創(chuàng)新速度，這可能非常難實(shí)現(xiàn)。我們專注于一系列解決方案，利用這些解決方案客戶可以快速抓住機(jī)會(huì)讓現(xiàn)有老舊基礎(chǔ)設(shè)施走上工業(yè)4.0的快車道?！?/p>