挖掘工业大数据价值，ADI深度解读无缝连接如何推动工业创新

亚德诺半导体 2021-07-20 20:41

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随着制造业数字化转型战略的不断深化，工业数据贯穿着整个产品全生命周期和企业全价值链始终，日益成为推动变革的关键力量。如何更及时、更深度地挖掘工业数据，将其转化为洞察力，加速推动产业转型升级呢？

ADI委托Forrester Consulting评估了工业数字化的现状，并撰写了《无缝连接推动工业创新》思想领导力白皮书，在EEVIA第九届年度中国电子ICT媒体论坛暨2021产业和技术展望研讨会现场，ADI中国区工业市场总监蔡振宇详细解读了这份白皮书，深入分析工业网络现状和痛点，帮助企业选择合适的技术和方式脱离数字化转型苦海！

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作为第四次工业革命的重要基石，工业互联网为产业数字化提供了关键基础设施支撑和产业生态基础，已经成为数字经济创新发展的关键支撑。并且近来政府工作报告不断提及发展工业互联网，搭建更多共性技术研发平台，提升企业创新能力和专业化水平。这充分说明目前工业互联网已经逐渐从概念普及走向深耕实践，工业互联网发展已经迈入了高速发展期。对此，蔡振宇总结了推动其发展的5大驱动力：产能利用率及加速产品上市、供应链优化、自动化与机器人、面向定制化应用的灵活性与模块化、绿色能源。

这些趋势的核心理念都是要帮助用户实现生产效率和竞争力的提升，而在这个过程中的实时工业数据的搜集是关键。数据量的增加可深化数据分析，发现优化生产的创新点，改良生产流程，减少资源浪费，从而能够提升生产效率。而大量的数据都来源于工业连接，所以连接就是迈向工业4.0的第一步。

蔡振宇进一步强调道ADI之所以要特别聚焦工业连接，一方面是先进及高水平的工业连接是制造业数字化转型的基石，是确保将大量工业数据转化为洞察力和决断力，最终实现更好的业务产出和行业颠覆的根本保证。此外，在新一代工业连接的加持下，资产和技术将通过连接形成一个高效、有弹性且灵活的生态系统，可以轻松适应独特的制造需求并兼顾未来趋势。另一方面，企业如果要想真正实现互联，则必须满足三个条件：第一，更高水平的信息技术(IT)或企业基础设施必须与厂区的控制网络融合；第二，厂区中现有的各种网络或生产单位必须协同共存，支持交互操作；第三，需要在整个工艺环境中实现无缝、安全的连接，从工艺终端一直到企业云。

工业创新下的“众生相”

不难看出，工业数字化转型离不开工业连接，这也就是为何ADI要委托Forrester Consulting去评估工业连接的发展现状。这份《无缝连接推动工业创新》白皮书面向全球 300多名制造业领导者开展了调研，并将受访者按照企业数字化转型的成熟度（低、中、高水平）进行分组，意在帮助更多企业认识到工业连接的重要性，以及如何帮助他们走出转型的困境。研究报告显示，85%的高成熟度公司认为工业物联网(IIoT)技术目前支持工厂的许多方面。相比之下，中成熟度公司的比例为66%，低成熟度公司仅为17%。对于大多数中成熟度和高成熟度公司而言，投资有线(如工业以太网)和无线(如5G)连接是关键优先事项。而低成熟度公司尽管也表示IIoT是首要技术投资重点，但挑战在于进度较为缓慢。

利用互联资产中蕴含的见解进行基于云的分析(77%)和实时监控设备与生产率(76%)，是高成熟度工业领导者的关键投资重点。此外，大多数高成熟度公司还尝试加大对增强现实(AR)、虚拟现实(VR)、人工智能(AI)和机器学习(ML)的投资。Forrester预测，新冠肺炎疫情时代上述关键新兴技术的加速发展将成为2021年及以后的持续适应性创新。

投资新兴技术是关键优先事项，这点丝毫不用怀疑。蔡振宇解读到在调研中，制造商表示对其现有基础设施进行现代化改造可能很艰难，主要痛点来自以下三方面：

计划外停机代价高昂

53%的低成熟度公司表示每周至少经历一次计划外停机，负面影响中他们最关心生产损失。但这种情况在中、高成熟度公司中较少发生，他们也看得更加长远一些，更多关注的是高额的库存持有成本和客户满意度降低。

传统系统和网络无法支持现代数字化业务

53%的低成熟度公司承认自己的传统设备根本无法与其他资产通信；49%的低成熟度公司和28%的中成熟度公司则表示，由于死区和/或带宽不足，使得无线自动化和远程监控具有挑战性。

缺少专业知识减缓了网络改进工作的速度

在低成熟度公司中，47%的公司认为他们缺少内部专业知识，不了解应该投资哪些连接技术；54%的公司表示，由于缺少先进的网络安全战略，公司的业务、客户和员工处于风险之中。而中、高成熟度公司面临的首要挑战，是在考虑实施5G时，由于5G设备制造商对标准的解读不一致，导致许多安全领导者在实施时遇到困难。

不同成熟度企业处于不同的数字化转型阶段，面临的挑战和机遇各不相同

低成熟度公司正寻求可以依赖的连接洞察力，然而，53%的这些组织拥有无法与其他资产通信的传统设备；中成熟度公司在提高网络可靠性和保护工业数据方面更有信心。然而，他们仍在寻找成为数字化优先组织的方法；高成熟度公司正在采用灵活制造，因为约一半的受访者有能力处理小批量、快速重新配置和定制产品。

每个程度的工业互联网公司都有其自己的需求点和痛点。所以无论中高低客户，选择正确的工业连接合作伙伴至关重要。蔡振宇表示，ADI希望成为中国工业数字化之旅的同行者。去年5月，国家提出了“构建以国内大循环为主体，国内国际双循环相互促进的新发展格局”的历史性战略，抓住科技和产业变革的机会，利用新兴的数字技术促进制造业转型升级，将能够为实现双循环提供强劲的动力。工信部数据显示，截至今年3月底，企业关键工序数控化率、数字化研发设计工具普及率分别达52.1%和73%，工业互联网平台连接工业设备总数达到7300万台，工业应用突破59万个。

ADI解决方案提升连接质量和能力

工业互联网是连接，把数据变成信息，信息变成决策，决策变成执行，从而推动了生产力和生产关系的变革。ADI可拓展、安全的确定性以太网解决方案，可以提供边缘至云端的无缝、安全连接技术，能够将整个工厂相应的产品连接在一起，从过程控制到互联运动，比如电机转动，机器人等，甚至智能楼宇也同样适用。随后蔡振宇为现场观众“种草”了多款ADI的相关产品以及解决方案。

ADIN1300是一款具有低延迟特性的低功耗、单端口、千兆以太网收发器，主要设计用于工业以太网应用。此设计集成了高能效以太网(EEE)物理层器件(PHY)内核以及相关的通用模拟电路、输入和输出时钟缓冲、管理接口和子系统寄存器以及MAC接口和控制逻辑，以便管理复位和时钟控制以及引脚配置。

ADIN1100是一款面向工业以太网应用的低功耗单端口10BASE-T1L收发器，符合IEEE 802.3cg以太网标准，支持长程10 Mb/s单对以太网应用。该器件集成了以太网PHY内核以及所有相关的模拟电路、输入和输出时钟缓冲、管理接口控制寄存器和子系统寄存器以及MAC接口和控制逻辑，以便管理复位和时钟控制以及引脚配置。

fido5100 和 fido5200 (REM 交换芯片) 是可编程的 IEEE 802.3 10 Mbps/100 Mbps 以太网互联网协议版本 6 (IPv6) 和互联网协议版本 4 (IPv4) 交换机，可虚拟支持任意 2 层或 3 层协议。这两种交换机经个性化设置，可通过从主机处理器下载的固件支持所需的协议。

蔡振宇表示在未来工业环境中，采用更方便易用无线网络进行连接和传输将是一个大趋势，但无线网络目前面临着功耗以及可靠性两大挑战。即使是可靠性极高的无线传输方案，还是会有概率发生数据错误，这对控制端而言是一大难题。“ADI提供的2.4GHz频段的SmartMesh IP网络可实现达到99.999%的高数据传输可靠性，并且功耗极低。同时，SmartMesh还是一个时间同步网络，可以做到各个节点的时间精确同步，凭借以上特性，部署与维护便利的SmartMesh正在成为更多工业应用场景的网络连接补充选项，目前已经被应用于全球数据中心、工业自动化、风力发电、输油管线、交通运输等领域。”

此外，蔡振宇还提到随着5G的推广，越来越多的趋势会走向工业互联网概念，5G的三大特性——高传输速率、海量连接和低时延（URLLC）使得5G+工业现场会形成一个很好的应用场景，在工业互联网领域工业机器人、机器人互联网产品会引入实时以太网。