ADI,工业4.0困境及多种解决方案

在日前深圳由易维讯EEVIA举行的第八届年度中国电子ICT媒体论坛暨2019产业核技术展望研讨会上,来自ADI亚太区工业自动化行业市场部的于常涛,和大家探讨了工业4.0目前的困境,详细讲述ADI在工业4.0诸多领先方案。

工业4.0是时下非常热的话题,一谈论工业4.0会谈到第四次工业革命,大家对这个还有不少争议,有人说中国只是处在2.5,还没有必要谈4.0,有人说我们是想弯道超车。但无论工业4.0到什么程度,我们的确看到了一些机会,像生态系统和伙伴关系、物联网和大数据、机器学习、人工智能、更先进的机器人和协作机器人、增强现实、网络安全、可穿戴设备、自动驾驶车辆等,这也给ADI带来一些额外的增加,面向中长期潜在的机会,在工业自动化相关的产品方案,ADI本身而言,我们绝对不仅仅只有这方面的产品和方案。

越来越多的终端客户也认识到,或者也承认,在整个工业4.0的大环境下,它能够带来的生产效率的提升、安全性能的提升、非常庞大的并且越来越强大的数据分析能力,以及整个生产带来的灵活性,若干优势也被越来越多人认同和接受。但也会听到若干存在顾虑的声音,比如经常有人说,在中国大家都是谈工业自动化、4.0,但很多中国的企业更多解决的是生存的问题,还不是发展的问题,生存过程中面临同质化的竞争,同时还要找出一些出路,使我们这个产品能有些差异化,同时工业4.0固然提升了灵活性,生产效率,也伴随着很庞大的投资,当前是一个好的时间节点来做这些投资吗,诸如此类的顾虑也是层出不穷,这也是工业4.0怎么落地、什么时候落地直接相关联的问题。

ADI公司切身地领会到一点,无论何时落地、怎样落地,对于客户而言,有一个非常重要或值得考虑的事情,就是一定要有一个非常好的技术合作伙伴,这个技术合作伙伴不光是现有的产品可以非常匹配我们公司现有的发展,同时技术路线跟我们公司今后的发展一脉相承,同时合作伙伴对每一个领域有些深入的研究,同时这些公司也会保持强劲的研发的投入,从而跟我们企业的发展,大家保持非常一致的步调。如果能找到这样的合作伙伴,大家能找到成品或者接近半成品经过测试的方案,可以大大加快产品的上市时间,大大缩短研发的投入,很多的基本方案或者基本的功能验证已经被这样好的合作伙伴事先完成了。比如从ADI跟日本或欧洲客户配合来看,越来越多接触到一些针对每几个大客户提出的定制化的需求,这些客户有自己独到的见解,我们会把他们的需求跟我们自身产品能力结合在一起。同样,针对国内客户,我们也是持非常开放的态度跟大家做这方面的拓展,愿意针对国内独特的需求,一起来定制产品和方案。

ADI作为技术合作伙伴,到目前为止已经有数十年的历史,长期耕耘在整个模拟器件,客户达到20多个国家,产品达到4万多种,特别是对技术、产品、品质有相当要求的领域。不光如此,如果看ADI能够提供整个产品的系列和所谓的范围,从前端的检测,各种各样的传感器,到后端的测量,技术、参考、ADC,再到数据解析,可以是以一些微处理器或者DSP为基础,做了一些跟边缘计算相切合的工作,在一些特定领域。同时自从我们跟世界上最有名的电源公司合并后,在电源领域是第一把交椅。再就是连接,无论是有线还是无线,无线前几年跟讯泰微波合作,涵盖了所有产品需求,2017年有一款产品叫软件定义的无线方案,当时应该是大家称为破局的产品,非常有独到性。包括有线,在工业当中被应用得越来越普遍的工业以太网等等,不光如此,我们还在看,或者正在研发基于下一代的技术,还有大家关心的话题,就是物理技术。安全,这部分也是非常大的概念,也在这方面做了一些探讨。

回到所谓工业4.0或者工程自动化本身,技术人员更愿意花时间放在技术本身, ADI无疑可以成为大家的技术合作伙伴,特别在工业自动化部分,这是比较典型的一张图,从事这个行业的朋友应该非常熟悉,在整个工厂当中,第一是有机器人的应用,第二一定是有控制系统,第三一定是有现场的若干仪表和传感器,第四一定需要稳健的传输通讯网络把各网络连在一起,工业网络看重的是有线的方式,无线的作为补充,还没有那么普及,5G作为一个话题,但如何落实在工厂当中来还有争议,今天放在有线的通讯方案上来。工厂还包括机器结构设备,我们更多的是偏向于电子设计部分。

围绕工厂自动化,或者围绕实际工厂的应用场景,ADI的方案或者我们一些比较独到的方案应该是已经涵盖了各个环节,我们先从整个机器人开始,大家都知道,在传统机器人中,也分低中高端,各有不同,也分不同行业的应用,特别在中国,随着中国制造2025,中国人力成本的提高,我们发现更多额外机会的出现。之前传统对机器人机器手臂而言,我们核心是让机器手臂动起来,它要有控制系统,有相应的硬件软件设计,还有基本的安全功能,最终没有伤到人,不会倾到。但随着智能化、灵活性或物联网概念、人工智能概念融合之后,加上一些更多的元素,这些元素更多体现在传感器本身,比如说各关节,我们一定要检测它当前的角度,我们要看看在大负载情况下,手臂本身的抖动情况,同时机器人在工作过程当中,特别是一些协作机器人,需要跟工作人员紧密配合的时候一定不能伤到人,这涉及到若干传感器的技术。同时机器人作为工厂的一分子,它也需要把参数上传到云端,这里催生了通讯的机会。所以在我们看来,在一些新的得益于工业4.0或者中国制造2025,ADI的机会整整翻了一倍都不止,原因是有些新的需求和新的技术导向的存在。

具体来说,第一个是传统的控制技术我们做了一些功能上来讲完整的解决方案,把ADI各环节的产品运用在一起,还有所谓基于已经发布的AMR技术的,以及开发过程当中或研发过程当中的,新一代技术产品,就是针对所谓的角度,或者编码器的解决方案。同时针对整个机器手臂的姿态,我们有很多传感器的机会。再加上为了检测震动,有我们加速度的机会,还有出于安全方面的考虑,比如其它产品的解决方案,这里催生了很多很多机会在里面。

针对比较核心的传统业务,ADI也提供一些核心板、评估板,希望让客户更简单地把方案用起来,同时,技术合作伙伴有一个很重要的任务,就是能够大大缩短开发人员在开发上的投入时间。在同样的理念之下,ADI也正在并且已经做了若干类似的产品和方案。从产品外形和功能角度讲是典型的产品,我们拿过来可以直接做产品的评估、算法的研究认证,非常方便。

机器人不单是机器人,因为传动是靠电机输送的,这是重要的组成部分。第二,工厂当中另外一个控制部分,我们叫做控制系统,其中有个很核心的就是模块,它是直接连接现场仪表和整个控制单元当中的纽带。ADI针对整个模块量输入模块,我们包含了全部的产品,比如我们推出了最新一代的AD411X产品,它是全集成的,并且做了很多保护的功能在里面,非常贴近国内客户的应用场景。同时我们还提供了相应的电源的解决方案,因为在应用过程当中,基本上是24V输入、5V输出的电源架构。这个产品我们把它叫做软件定义I/O,每个通道都可以任意地定义为数字量的输入输出,或者模拟量的输入输出,所以我们把它叫做软件定义I/O。大家可以想象一下,基于这个产品可以做哪些事情,跟接下来的工业4.0、产业升级有什么大的关联?

第一它是非常灵活的方案,在传统应用过程当中,大家做过现场工程的,在现场各个传感器,比如有十个传感器,需要接入之后,在电器柜这一侧有10%的余热,比如十个通道的输入,工程完成之后可能要额外多留两个通道,以防客户新的需求增加或者损坏做备份使用。并且有些现场对信号类型需求也是不一样,所以我们看到这种应用场景,特别是在一些工厂的过程控制应用当中,有些客户就把这个产品应用起来,叫做小型化的PLC的控制柜,而不是说传统的所有的现场全部连到一个房间来,有很长的线缆。还有些安规的要求,这样的应用场景,借助这个产品的灵活性,就可以给终端客户在工厂实施过程当中,完全依靠工人先把传感器不需要给工人做充分的培训,跟他讲这是数字型的,这是模拟型的,必须清晰地标注出来,负责把信号的正负连接对,以这个方案为基础的产品当中去之后,完全根据现场的实施结构,通过软件的方式把系统完整地运行起来,大家可以想象,这能多大程度节省我们现场工程安装的难度和成本?!

第二点,工业4.0或智能制造重点强调的是网络化,这也是我们看到的,在传统的应用当中是现场走线,会越来越多把工业以太网运用起来,这种技术再配合现在的工业以太网,大家可以想象一个网络,所有的现场传感器全部集中地汇集到以这个产品为基础的所谓小型化的控制之后,所有数据进行汇集,然后这些大量的数据就可以走所谓现在的工业以太网的网络,整个现场能节省线缆的布置,无疑是性价比最高的方案,也是ADI今年推出的方案。事实上已经得到了一些传播,国内已经有一些客户开始以这个产品为基础,做一些产品设计了,看重的就是产品的灵活性和可配置性。具体指标来看,性能也是非常高的,满足了所有行业应用的需求,这是一颗明星产品,重点体现出灵活性、软件可配置的概念,灵活性也是工业4.0一直在强调的理念和工业4.0一直想达到的目的。

另外第三个部分,有了控制系统之后,又讲了驱动部分,这些设备总要管理起来,就是所谓的网络,在工厂当中毫无疑问大家都认同,一定是有线的网络为主,有线的网络除了传统的基于RS-485/RS-422的现场走线之外,更多的是工业以太网,ADI这边也是做了很大的投入,基于对之前一家公司的收购为基础,ADI做了后续产品的开发。针对工业以太网的部分,ADI的核心优势也是体现在了集成度和灵活性这一块。ADI这个产品可以用单一一颗芯片支持现在所见到的一些主流的工业以太网的协议,可以有个单一的硬件平台,通过调用或者编写部分的软件方式,就可直接实施不同的工业以太网的协议。不仅如此,工业以太网已经在存在若干年了,并不是新兴事物。作为下一代的延续,大家重点谈时间敏感网络,因为工业以太网在传统而言,都是各大厂商主导推出的,比如西门子通过PI、ETG等等,这里带来一个问题:各厂商之间完全不兼容。第二个问题:现行的工业以太网都是运行在一百兆的通讯速率之下,但事实上工厂中有一些对实时性要求不高的,数据量很大的数据源,比如摄像头、机器视觉、工业相机这些应用场景,在两个比较大的因素驱动之下,大家谈得最广的是TSN网络,它既兼顾了一些实时性数据的传输,同时保留了带宽,它在数据链这一块提倡数据兼容,不存在垄断的门槛。基于这个趋势,我们花了很多时间做这个事情,一方面现有产品是支持大家普及率越来越高的现行工业以太网,同时在今年底也会推出下一代的基于千兆的TSN技术。

从技术储备角度来看,右上角有很多TSN,这方面ADI做了很好的储备,并且这些标准跟我们现行工业以太网的协议用的都是同一个硬件平台,所以再次验证了所谓的集成度和灵活性的想法和观点。

这张PPT体现了ADI本地化和就近化的特点,中国的客户有独特的需求。如果回到我们工业以太网相关的话题,有一个很突出、很有意思的点:EtherCAT在中国是应用最广的协议栈,并且在世界上也是最集中的区域。针对本地客户一些不同的需求和不同的特点,ADI在上海、北京有一个接近50人的系统团队,这个系统团队全部来自各公司比较资深的研发人员,针对本地客户的需求做系统性的开发。右下角的板子就是集中的体现,叫做EtherCAT评估板,我们不光提供了功率等,同时做了工业一致性的测试,还有软件测试的支持。这一点ADI可以成为大家的技术合作伙伴,因为针对某些大家感兴趣的话题,ADI已经提供了一些被世界验证过的,并且接近产品化的,大家想象一下,以EtherCAT为例,大家很简单就可以拿过来。

机器健康监测是很有意思的话题,特别从去年到今年,是非常火热的一个点,同时机器健康监测也是工业物联网一个很好的落地的实践,机器健康监测也被越来越多的客户所接受。原因很简单,比如像风电、火电、核电一些化工厂的应用场景,有一些国家硬性规定的安全方面的考虑,也包括风机、风能,过往很多靠人工的方式,现在越来越多的客户评估后发现构建一套自动化系统非常划算,一方面可以拿到高效的数据,同时可以节省人力成本,使设备安全更有保证。而且这样的技术让我们有很好的方式搜集到工业现场各种设备大量现场的原始数据,把这些数据放到云端做系统处理。这个架构是不是很典型的智能+、工业互联网的典型应用?在这个应用中,ADI最突出的产品,包括有差异化带来与众不同的,就是基于加速度计的产品,因为在机器健康相关的各种各样的检测参数当中,温度是比较关键的参数,同时震动也是比较关键的参数,大家知道机器的损坏会带来震动情况的反馈。同时再配合后端的信号处理,一些跟边缘计算的理念相结合的,以自己低功耗为基础的,注入频率数据的分析,一些时间预算的经验学习,一些算法的工作。

不仅如此,ADI把一些有特色的产品和我们的方案整合在一起,提供了一个完整的方案,或者叫完整的DEMO系统,就是左上角演示的,白颜色的叫震动检测节点,基于无线传输方案检测震动,我们还做了天线,有电机驱动,同时在PC端还做了GOI,可以看到一些数据,所以它是非常完善的。如果有工程师想做机器检测的话,基于这个系统,就可以很迅速地在第一时间拿到你需要的第一手的数据,把整个工作的重心集中在更有附加值、更有意义的、基于云端的算法上面。



文章来源:http://www.ci800.com
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本文标签:ADI工业4.0
流行热度:20
生产日期:2019/4/18
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