低功耗、高性能和連接三大技術(shù)趨勢(shì)推動(dòng)工業(yè)運(yùn)營(yíng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型

變革

針對(duì)傳統(tǒng)工業(yè)運(yùn)營(yíng)進(jìn)行數(shù)字化革命正在成為市場(chǎng)的焦點(diǎn)。在Computex 2024上，NVIDIA CEO黃仁勛主題演講重點(diǎn)之一，就是介紹了NVIDIA如何幫助客戶利用AI助力工廠數(shù)字化。據(jù)悉，全球約有1000萬(wàn)家以上的工廠，總價(jià)值46萬(wàn)億美元，因此工業(yè)數(shù)字化對(duì)于制造業(yè)創(chuàng)新而言是極其重要的。

隨著大數(shù)據(jù)及機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多工廠正在利用這項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)完成工藝流程的變革，這也是工業(yè)4.0的本質(zhì)。實(shí)際上已經(jīng)有更多工廠通過(guò)升級(jí)，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)效率的提升、生產(chǎn)質(zhì)量的改進(jìn)和生產(chǎn)成本的降低。比如入選達(dá)沃斯“制造業(yè)燈塔工廠”的富士康深圳龍華工廠，其熄燈工程在注重優(yōu)先利用第四工業(yè)革命技術(shù)的前提下，令生產(chǎn)效率提高30%,庫(kù)存周期降低15%。

底層芯片和器件是賦能數(shù)字化革命的底層技術(shù)，影響著工業(yè)數(shù)字化進(jìn)程。作為技術(shù)分銷商和解決方案提供商，安富利正在三大方面進(jìn)行創(chuàng)新，以加速工業(yè)4.0的實(shí)施。在工業(yè)運(yùn)營(yíng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型過(guò)程中，低功耗、高性能和連接三大技術(shù)趨勢(shì)對(duì)數(shù)字化和機(jī)器學(xué)習(xí)至關(guān)重要。

低功耗：高效的邊緣

無(wú)論是工廠數(shù)字化改造，還是機(jī)器學(xué)習(xí)，都需大量的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)大部分都來(lái)源于邊緣設(shè)備中。對(duì)于邊緣設(shè)備，大多數(shù)需要緊湊的小尺寸規(guī)格，有些甚至是電池供電設(shè)備，因此低功耗是保證數(shù)據(jù)可持續(xù)性生成的關(guān)鍵之一。

低功耗可延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命：

低功耗設(shè)備產(chǎn)生的熱量較少，減少了對(duì)散熱系統(tǒng)的需求，從而延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命。對(duì)于工業(yè)環(huán)境中大量使用的傳感器、控制器和嵌入式系統(tǒng)，低功耗技術(shù)顯得尤為重要。

減少能源成本：

低功耗設(shè)備可以顯著降低能源消耗，從而減少運(yùn)營(yíng)成本。對(duì)于那些需要全天候運(yùn)行的工業(yè)系統(tǒng)，能源節(jié)約帶來(lái)的成本優(yōu)勢(shì)尤為明顯。

增強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)定性：

低功耗設(shè)備的發(fā)熱量小，減少了因過(guò)熱引起的系統(tǒng)故障，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

安富利合作伙伴恩智浦的MCX A系列MCU具有可擴(kuò)展的設(shè)備選項(xiàng)、低功耗和智能外設(shè)，適用于廣泛應(yīng)用場(chǎng)景。作為基于Arm Cortex-M33的通用MCU，MCX A系主頻高達(dá)96MHz，集成度高，模擬性能優(yōu)異。低功耗緩存內(nèi)置RAM自檢硬件，提升了系統(tǒng)性能，支持各種安全應(yīng)用。MCX A提供一系列低功耗智能外設(shè)，包括定時(shí)器和4Msps 12位ADC，定時(shí)器可以生成三組帶有死區(qū)插入的互補(bǔ)PWM信號(hào)，而4Msps 12位ADC可以實(shí)現(xiàn)硬件窗口和平均功能。創(chuàng)新的電源架構(gòu)能夠高效利用I/O并節(jié)省功耗，供電電路簡(jiǎn)單，占用尺寸小。MCX A支持的GPIO引腳更多，方便與外部設(shè)備連接，讓設(shè)計(jì)人員可以選用更小封裝、簡(jiǎn)化板卡設(shè)計(jì)并降低系統(tǒng)BOM成本。

高性能處理：強(qiáng)大的大腦

高性能處理在工業(yè)運(yùn)營(yíng)中的作用不可忽視。高性能計(jì)算能力是海量且復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理和實(shí)時(shí)決策的基礎(chǔ)，從而提升了系統(tǒng)的效率和響應(yīng)速度。

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理：

高性能處理器和加速器能夠處理大量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，支持復(fù)雜的機(jī)器學(xué)習(xí)和數(shù)據(jù)分析算法。這對(duì)于實(shí)時(shí)監(jiān)控、預(yù)測(cè)性維護(hù)和智能控制系統(tǒng)至關(guān)重要。

提高生產(chǎn)效率：

高性能技術(shù)可以加快生產(chǎn)線上的數(shù)據(jù)處理和決策速度，提高生產(chǎn)效率。例如，在自動(dòng)化生產(chǎn)線中，高性能計(jì)算能夠?qū)崿F(xiàn)快速的故障檢測(cè)和排除，減少停機(jī)時(shí)間。

支持復(fù)雜應(yīng)用：

高性能技術(shù)能夠支持復(fù)雜的工業(yè)應(yīng)用，如計(jì)算機(jī)視覺(jué)、深度學(xué)習(xí)和高級(jí)數(shù)據(jù)分析。這些技術(shù)在提高生產(chǎn)質(zhì)量、優(yōu)化工藝流程和增強(qiáng)安全性方面發(fā)揮著重要作用。

以嵌入式視覺(jué)為例，可在工業(yè)制造、智能安防、無(wú)人駕駛等多個(gè)市場(chǎng)發(fā)揮關(guān)鍵作用，也是機(jī)器學(xué)習(xí)重要的應(yīng)用領(lǐng)域。

借助安富利的UltraZed-EV入門套件，開發(fā)人員可以立即著手開發(fā)嵌入式視覺(jué)應(yīng)用程序。這個(gè)套件將新的UltraZed-EV系統(tǒng)模塊（SOM）與板卡組合在一起，建立了一個(gè)完整的系統(tǒng)，用于原型設(shè)計(jì)和評(píng)估嵌入式視覺(jué)處理系統(tǒng)。其中Zynq UltraScale+ MPSoC，整合了功能豐富的64位四核或雙核ARM Cortex-A53和雙核ARM Cortex-R5的處理系統(tǒng)，以及可編程邏輯，可以應(yīng)對(duì)嵌入式視覺(jué)的各種對(duì)于性能、實(shí)時(shí)性以及靈活性的要求。

連接：豐富的神經(jīng)系統(tǒng)

連接技術(shù)在工業(yè)運(yùn)營(yíng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型中起到了關(guān)鍵的橋梁作用。通過(guò)將設(shè)備和系統(tǒng)連接到云端，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中管理和處理，提升了系統(tǒng)的智能化和協(xié)同能力。

特別是隨著數(shù)據(jù)量的增加，連接技術(shù)變得越來(lái)越重要。

對(duì)于工業(yè)應(yīng)用而言，需要連接技術(shù)具有低延遲、高可靠性、可擴(kuò)展性、支持邊緣等特性。

10Base-T1是最近開始流行起來(lái)的新的連接協(xié)議，通過(guò)單對(duì)線以太網(wǎng)，便捷的傳輸數(shù)據(jù)與能量，且支持TSN。通過(guò)以太網(wǎng)，也使得OT與IT可以在網(wǎng)絡(luò)傳輸上實(shí)現(xiàn)更好的統(tǒng)一與融合。

安富利合作伙伴安森美、Microchip等公司都針對(duì)10Base-T1推出了收發(fā)器，可以在不需要網(wǎng)關(guān)的情況下，使用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)技術(shù)，從而降低了應(yīng)用成本，并更好地利用現(xiàn)有的以太網(wǎng)生態(tài)。

結(jié)語(yǔ)

低功耗、高性能和連接三大技術(shù)趨勢(shì)在工業(yè)運(yùn)營(yíng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。低功耗技術(shù)通過(guò)降低能耗和延長(zhǎng)設(shè)備壽命，減少了運(yùn)營(yíng)成本；高性能技術(shù)通過(guò)提升數(shù)據(jù)處理能力和響應(yīng)速度，提高了生產(chǎn)效率和系統(tǒng)可靠性；連接技術(shù)通過(guò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的連接，增強(qiáng)了系統(tǒng)的智能化和協(xié)同能力。通過(guò)這些技術(shù)的應(yīng)用，工業(yè)企業(yè)能夠更好地應(yīng)對(duì)數(shù)字化轉(zhuǎn)型中的挑戰(zhàn)，提升競(jìng)爭(zhēng)力和創(chuàng)新能力。

然而，從芯片到完整的生產(chǎn)線之間，還存在著巨大的實(shí)施鴻溝，這時(shí)需要仔細(xì)選擇合作伙伴，以加速整體的實(shí)施效果。需要考慮包括研發(fā)、量產(chǎn)、維護(hù)、供應(yīng)鏈、物流等在內(nèi)的全生命周期供應(yīng)商。安富利一直以來(lái)，都在幫助創(chuàng)新者將好的想法轉(zhuǎn)化為偉大的產(chǎn)品，安富利專業(yè)的工程師團(tuán)隊(duì)，可在任何階段幫助合作伙伴將一切整合到一個(gè)單一的、有管理的環(huán)境中。最終，通過(guò)產(chǎn)品和服務(wù)，彌補(bǔ)了硬件、軟件和云之間的隔閡。