自從2011年在漢諾威工業(yè)博覽會(huì )上創(chuàng )造這個(gè)流行語(yǔ)以來(lái)，
工業(yè)4.0已經(jīng)走了很長(cháng)一段路。向智能制造的旅程仍在繼續，但近年來(lái)真正有所作為的是物聯(lián)網(wǎng)（IoT）的起飛和問(wèn)世人工智能（AI）解決方案。,在這里，值得一提的是，2012年，通用電氣（General Electric）創(chuàng )造了“
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”一詞，意為智能連接多種工業(yè)設備，以創(chuàng )建可監視，收集，交換，分析和提供有價(jià)值的見(jiàn)解的系統。最終，工業(yè)4．0和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的概念開(kāi)始融合，最終達到了工業(yè)IoT或IIoT。,無(wú)論是所謂的工業(yè)4．0還是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，其根本目標都是在蒸汽機，傳送帶和信息技術(shù)（IT）借助尖端電子技術(shù)的幫助下實(shí)現第四次工業(yè)革命。它將制造和過(guò)程
自動(dòng)化提升到一個(gè)全新的水平，明天的工廠(chǎng)將建立包括
傳感器，執行器和
控制系統的連接系統，所有這些系統都通過(guò)Internet協(xié)議（IP）通過(guò)不同類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò )鏈接在一起。,圖1：工業(yè)4．0標志著(zhù)數字化轉型的新高度。,諸如故障檢測和分類(lèi)之類(lèi)的AI應用程序的集成也推動(dòng)了工業(yè)4．0的發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)和人工智能技術(shù)的結合改變了工程師在生產(chǎn)環(huán)境中管理數據，傳播信息和做出實(shí)時(shí)決策的方式。機器學(xué)習算法和基于
機器人的過(guò)程處理的使用可以進(jìn)一步節省成本和工時(shí)，從而進(jìn)一步優(yōu)化現代制造。,在紐約斯克內克塔迪的通用電氣工廠(chǎng)可以看到工業(yè)4．0的實(shí)際體現。鈉鎳電池制造工廠(chǎng)已安裝了10，000多個(gè)傳感器，分布在180，000平方英尺的制造空間中。所有這些傳感器都通過(guò)高速以太網(wǎng)連接。,這使我們進(jìn)入了工業(yè)4．0設計的基本組成部分之一：相連的傳感器。,傳感器互聯(lián)網(wǎng),通過(guò)有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)鏈路連接的傳感器構成了Industry 4．0或IIoT系統的骨干。傳感器傳送到云的機器數據可以?xún)?yōu)化制造，預測故障，安排維護計劃并自動(dòng)補充庫存。,工業(yè)4．0領(lǐng)域傳感器的新功能是本地化和通信的融合，以創(chuàng )建精確的室內定位系統。這使工廠(chǎng)可以實(shí)時(shí)監控工具并管理工人的使用情況，以提高裝配線(xiàn)的效率，安全性和質(zhì)量控制。,這些高精度和位置感知系統使用智能無(wú)線(xiàn)傳感器解決方案。以智能駕駛室為例，傳感器供應商博世與CAB Concept Cluster（CCC）合作開(kāi)發(fā)了智能駕駛室 。它在農用車(chē)輛中集成了攝像頭和無(wú)人機，并將它們變成了現場(chǎng)連接的控制中心。,圖2：除了智能制造之外，“工業(yè)4．0”倡議正在擴展到其他領(lǐng)域，例如互聯(lián)農業(yè)。圖源：CAB Concept Cluster,該解決方案為農民提供了由攝像機無(wú)人機拍攝并隨后在云中進(jìn)行處理的作物狀況的詳細圖片。攝像機無(wú)人機還可以執行物體識別，以警告農民有關(guān)鹿等活動(dòng)障礙的信息。此外，農民可以執行特定功能，例如根據天氣或土壤條件調整噴嘴設置。,博世還聲稱(chēng)通過(guò)記錄氣缸的運動(dòng)，夾具的周期時(shí)間以及制造過(guò)程中的溫度和壓力水平，提高了其在德國布萊卡赫工廠(chǎng)的ABS ／ ESP制動(dòng)系統制造的生產(chǎn)率。從RFID標簽收集的數據將傳遞到海量數據庫，該數據庫以數字方式繪制內部貨物流圖。,工業(yè)4．0芯片,半導體器件是工業(yè)4．0和IIoT設計中的另一個(gè)關(guān)鍵要素。其中包括用于邊緣計算的處理器，用于數據存儲的存儲器，數據轉換器以及用于遙感和云平臺鏈接的有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)連接芯片。,一個(gè)示例是德州儀器（TI）的 Sitara AM6x處理器系列，該系列支持用于工廠(chǎng)自動(dòng)化，
電機驅動(dòng)器和網(wǎng)格基礎設施的千兆位工業(yè)通信子系統。這些處理器圍繞單個(gè)網(wǎng)絡(luò )上的以太網(wǎng)和實(shí)時(shí)數據流量的融合而構建。它們支持多種協(xié)議，包括時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò )（TSN），EtherCAT，以太網(wǎng)／ IP和PROFINET,圖3：Sitara AM6548多協(xié)議處理器的框圖，該處理器為工業(yè)連接標準（如TSN）提供千兆位吞吐量。,這款支持TSN的處理器集成了基于A(yíng)rm Cortex－R5F的雙核微控制器（MCU）子系統，該子系統可在可選的鎖步模式下運行，并支持針對片上存儲器和外部雙數據的錯誤校正碼（ECC）保護。速率（DDR）內存。這些功能使處理器能夠提高安全性，并降低可編程邏輯控制器（
PLC）和多軸電機驅動(dòng)器等應用程序的系統級復雜性。,工業(yè)4．0平臺對高性能PLC的要求越來(lái)越高，并輔以安全連接和人機界面（HMI）。PLC也必須縮小外形尺寸和過(guò)程價(jià)值鏈，同時(shí)增加I ／ O通道（模擬和數字）的數量。這些PLC將需要支持新的I ／ O協(xié)議，例如 IO－Link。,此外，功能強大的片上系統（SoC）解決方案的出現使數字孿生的創(chuàng )建成為可能，數字孿生將虛擬世界和物理世界配對，并創(chuàng )建了將工業(yè)制造的所有步驟映射并鏈接在一起的數據池。這些網(wǎng)絡(luò )物理系統創(chuàng )建了物理世界的虛擬副本，從而使監視物理過(guò)程的成本更低，效率更高。,未來(lái)工廠(chǎng),在工業(yè)4．0的愿景中，通過(guò)端到端傳感器解決方案和服務(wù)在生產(chǎn)現場(chǎng)復興。它促進(jìn)了更明智的決策，提高了運營(yíng)效率，提高了產(chǎn)量，提高了工程效率并極大地提高了業(yè)務(wù)績(jì)效。,隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)傳感器，大數據和AI應用程序可用性的加速，工業(yè)4．0的現實(shí)終于開(kāi)始向前發(fā)展。根據Gartner Inc．的報告，2018年，該領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)設備超過(guò)60億，到2022年，這一數字預計將增長(cháng)到200億以上。,未來(lái)的工廠(chǎng)將通過(guò)功能更強大的處理節點(diǎn)，更自動(dòng)化的生產(chǎn)流程以及能夠近乎實(shí)時(shí)地處理和分析大量工廠(chǎng)數據的更智能的數據分析工具，在穩步穩定地發(fā)展。成為現實(shí)，一次提供一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)傳感器解決方案。,無(wú)論是所謂的工業(yè)4．0還是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，其根本目標都是在蒸汽機，傳送帶和信息技術(shù)（IT）借助尖端電子技術(shù)的幫助下實(shí)現第四次工業(yè)革命。它將制造和過(guò)程
自動(dòng)化提升到一個(gè)全新的水平，明天的工廠(chǎng)將建立包括
傳感器，執行器和
控制系統的連接系統，所有這些系統都通過(guò)Internet協(xié)議（IP）通過(guò)不同類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò )鏈接在一起。
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