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隨著物聯網技術的迅猛發展，后工業時代不斷發展，甚至呈現出加速演變的趨勢。未來，無人工廠將會是智能升級的一個重要方向，不僅能讓人從簡單的、繁復的、危險的工作中解脫出來，還能極大地提高成產效率。在這種情況下，工業自動化將面臨哪些新的挑戰？又有哪些機會？
近日，在深圳舉行的工廠自動化和機器人技術創新的媒體見面會上，德州儀器處理器部門負責人Sameer Wasson、德州儀器中國區業務拓展總監吳健鴻針對智慧工廠的發展趨勢和面臨的挑戰進行了深入的探討，并分享了TI在工業領域的最新技術產品和解決方案。
德州儀器處理器部門負責人Sameer Wasson
無人工廠容錯率低，對數據采集、傳輸、處理能力要求極高
工業自動化的最終目的是降低人工成本，提高生產效率，打造無人工廠。而無人工廠的容錯率較低，一旦工廠里面的人手越來越少，其自動化的部分要實現機器自動運行，不允許出現差錯。目前，工業領域涉及數據采集、數據傳輸、數據處理等各個層面，存在和其他行業不同的問題，比如：如何避免數據因采集和傳輸環節出錯造成停產問題？如何保證工廠自動運行的時候不會誤傷周邊工人？
無人工廠往往需要采集和獲取很多環境數據，因此，數據采集和傳輸是智慧工業中一個很重要的環節。一旦一個傳感器傳送了錯誤的數據或者沒有成功傳輸數據，都會對工廠的生產帶來很大的影響，甚至造成重大損失。
和消費電子等領域相比，工業傳感器在精度、穩定性、抗震動和抗沖擊性方面有更苛刻的要求，需要從穩定性、精度、運行安全等多方面考慮，不管是簡單的溫度、濕度的傳感器，甚至是更復雜的有距離要求的傳感器，比如激光雷達。
不同的傳感應用，需要把采集到的數據傳送到終處理器里，幫助做實時的判斷。此時，通訊技術為數據傳輸起到很重要的作用。工業應用對4G、5G、WiFi、藍牙等短距離通訊技術有一定的需求，但工廠涉及到大量的設備，這些設備里是需要有去做實時控制的部分。特別是現在很多工廠采購的設備都是從不同的公司買來的，如何實現設備的互聯互通成了一個擺在面前的難題，這需要有標準的工業通信的來滿足，確保每一個系統都是采用了相同的通信協議，最終實現互聯互通。
在工廠設備從原來的單打獨斗變成互聯互通的情況下，數據的安全和保密工作需要高度重視。如果沒有進行數據保密，很容易被黑客破解系統，甚至造成了重大的災難。設計工業自動化的過程中，需要考慮周邊人員的安全。目前的無人工廠并非完全無人，哪怕有一個人在工廠里工作，也要確保自動化系統里與足夠的安全措施，保證不傷害工人的性命。
這方面要求自動化工廠有很快的響應速度，有實時處理的功能。在這樣的情況下，云端服務器不一定是最好的解決方案，反而本地運算和云端相結合會是更好的方法。
Sameer Wasson說：“以前工廠的更多的是MCU，現在都用比較大的AM處理器解決實時數據處理的問題。這些數據一方面會在本地去做運算，另一方面也有很多的數據要傳送到云端，特別是有一些比如需要根據工廠業務的情況才決定去投入什么樣的生產線，去做什么樣的產品，這樣的應用需要本地運算和云端服務進行結合才能發揮最好的能效。至于設備如何跟云端連接，怎么樣利用所謂的Gateway去做連接，邊緣計算的權重多少比較合適都是需要考慮的問題。”
統一的處理器平臺才能集中解決分散的需求
目前很多工業應用都是零星分散的，不同的應用情景用不同的平臺進行研發，不僅人力成本高，研發的時間和金錢成本也高。工業自動化的需求紛繁復雜，不僅要求要有強大處理能力的平臺，還要有統一的平臺來進行研發。
Sameer Wasson表示，“從整個工廠來說，我們是看到越來越多從整個系統去考慮，不管這個工廠里邊的PLC、CNC，還是簡單的控制機器手臂，所有的設備都是需要有互聯互通的部分。當中可能需要有一個相對比較強的網絡處理器或者相對比較強的邊緣計算處理器，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AM6系列的產品，是很適合做工業傳感、工業通信還有工業控制的功能，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安全的標準來滿足，比如說IEC61508就是工業的安全標準。在這方面，我們的產品也可以做到功能安全的基本保護。”
此外，針對如何掌握整個產線來進行實時調整的問題，TI也有相應的措施。Sameer Wasson補充說，“工業自動化在實時監控部分需要很精準的數據，不管是溫度也好，濕度也好。剛才提到Sitara AM6部分，我們在很多不同應用里，在全世界各地已經是有很多，雖然這個產品相對比較新，但已經有很多不同的應用，包括了工業機器人，我們一體性的機器人，比較長的GPU，可以看到有很多AM6已經在做。另外來說有很多IPC的HMI應用可以看到有越來越多的客戶會更希望去到X86平臺里在AM部分也有更多的選擇。還有在訪問的控制或者邊緣設備的控制，工廠的保護，還有很多的運動攻擊，這些支付在醫療部分，醫療監控這些應用都會看到我們AM6系列很適合做的應用。”
TI在工業自動化領域的殺手锏——毫米波方案
在處理器方面，工業自動化領域里目前看到好的技術是毫米波雷達。一般來說，毫米波雷達更多的是出現在汽車應用里，比如77G雷達。而應用在工業領域的一般的標準是以60G頻率為主的。吳健鴻表示，TI去年開始有一些新的60G的毫米波雷達出來，是專門針對工業應用為主去做的。
德州儀器中國區業務拓展總監吳健鴻
TI的60－GHz毫米波傳感器克服了與射頻設計相關的傳統挑戰，體積非常小，也能為客戶降低成本，提供高達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時決策以及處理，可以在復雜的環境下檢測物體的速度、角度和距離，也能提供高級算法的片上處理功能。客戶通過這個毫米波傳感器，能讓機器實現的獨特數據集與片上處理功能，減少工廠在自動化設計和運作時的錯誤檢測。
結語
工業自動化正基于物聯網技術往智能化方向發展，使得工廠的設備能夠快速實現內部聯通、接收及理解信息，并做出實時決策。這一智能化趨勢不僅推動著智慧工業的創新，也為半導體技術的發展帶來新機遇。
TI有整個系列的產品，能集中解決各種問題，覆蓋低端、中端到高端市場，有大內核和多內核的，也有AM和DSP，有很多不同類型的產品能滿足各種各樣的需求。更重要的是，TI能通過提供一整個系列的產品給客戶，讓他們可以在一個處理器平臺根據不同的應用選擇所需的產品。
