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工业4.0践行者 英飞凌的工业物联网之道

·2019-04-23 17:49·互联网
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新材料技术、通信技术和云计算产业的发展,使得“万物互联”成为可能。物联网经过多年的酝酿和发展,已经进入产业融合阶段,因此,工业物联网(IIOT)应运而生。

工业物联网市场规模庞大,有较高的行业壁垒。需要较久的从业经验和较深的行业理解力,才能真正了解客户的问题和需求。

笔者采访到了工业物联网领域重点企业英飞凌。英飞凌是德国最大的半导体公司,作为德国 工业4.0 (工业4.0是生产中的物联网,可使整个价值链连接在一起,因此也被称为工业物联网)执行和指导委员会初创成员,英飞凌在工业4.0相关规则和标准的制定中发挥着极其关键的作用,研制工业4.0所需的核心器件和提供领先的半导体产品解决方案。

英飞凌工业物联网部署一览

英飞凌科技(无锡)有限公司总经理陈小龙向笔者介绍道,英飞凌自身也是工业4.0的践行者,在全球的工厂已经在实践工业4.0的路线图和系统。这个路线图的重点就是 智能工厂 和运营,以数字化覆盖生产、供应链和技术开发。

工业4.0践行者 英飞凌的工业物联网之道

英飞凌科技(无锡)有限公司总经理陈小龙

在工业4.0的实践中,得益于生产工艺智能控制,英飞凌的生产周期缩短了50%。由于采用确保连续优化的算法,在没有额外投资购置新机器的情况下,英飞凌的生产效率提高了10%。目前,英飞凌的 自动化 程度高达80%,远高于行业平均水平,并且其自动化生产每年能为公司降低100万欧元的能源成本。

英飞凌位于德国德累斯顿的工厂是世界上尖端的自动化晶圆厂,先进的流程控制保障了领先的质量和无纸自动化工厂运营,并实现了所有零部件全程可追溯以及工厂间的高效物流。德累斯顿300毫米晶圆工厂已100%实现自动化,完全依靠 机器人 操作,200毫米晶圆厂的自动化程度更是远远超越其他同类工厂。比如机器人可完成无尘室质量的自动检验,大数据方案可以更好地关联复杂的物流、质量和流程控制各环节,进一步提升质量水平。

英飞凌在华最大的生产基地—无锡后道工厂,也在逐步实现智能化,其安全芯片后道智能制造项目被评为“2015无锡物联网十大应用案例”。

在工业物联网中,智能机器将彼此交换信息,并自行组织。整个价值链中的流程将实现互联和自动化。因此,整个生产将变得更高效、更敏捷。人与机器以全新方式建立通信。

工业4.0践行者 英飞凌的工业物联网之道

半导体作为连接现实和数字世界的核心技术,将为工业4.0的实现铺平道路。它能够使制造系统像人一样可以感觉、思考、沟通和行动。

工业4.0践行者 英飞凌的工业物联网之道

如何让机器变得像人一样智能?陈小龙表示,英飞凌的产品能让机器拥有“感官系统”、“大脑”、“免疫系统”和“肌肉”,这也是其核心优势所在。

高级的感测功能(类似人体的感官): 传感器 无处不在,可以说它们是物联网的“起点”,能够从物联网终端设备周围的环境中获取有意义的数据。(在现代化的高科技工厂中,工业传感器在提高加工系统的精度和可靠性方面发挥着关键作用。传感器必须提供有效、有意义的数据,并且性能足够强大能在工业环境条件下使用。)

跨应用控制(类似人类的脑):微控制器(MCU)通过收集、协调、处理、分析和传输数据来控制物联网设备并对其作出指示,使其更加智能化。(单片机将传感器收集的数据转换为命令。他们使机器变得智能化和可控,例如检测工业机械手的确切位置和速度,以便机器可以快速、灵活地做出响应。)

值得信赖的安全解决方案(类似人类的免疫系统):安全解决方案能够为系统和设备构筑一层保护屏,以保护个人隐私、知识产权和公共安全。(在信息物理系统之间的通信中,保护数据、流程和知识产权免遭破坏和盗窃至关重要。)

高效的电源管理(类似于人类肌肉):机器依据“智能”的决策而运转,这就有赖于功率半导体。(智能工厂里的机器和机器人总是在运转中。它们配备无数 电机 ,且必须为这些电机供电。功率半导体确保最大限度降低能量损耗,使得电流效率更高。)

英飞凌的传感器融合和解决方案

我们观察到,随着工业物联网的发展和崛起,传感器已经成为行业企业布局的战略高地。对于英飞凌在传感器和传感器融合方面的进展,陈小龙说道,智能工厂中配备了越来越多的传感器,如适用于速度、位置、角度和压力监测的传感器,用于执行大量的任务、捕捉和控制复杂的进程。通过组合来自多种传感器的信息,各个系统可以互补,通过数据的产生和分析来获取知识, 从而作出预测和自动化决策,达到制造的人、机、料、法的高效利用,降低运营成本和最大化价值链效益。

计算机系统、设备和机器不断学习并获得更多的数据,它们也将变得越来越像人类:然后它们可以将感官的任务接过去。在传感器的帮助下,英飞凌能够越来越好地复制人类的感觉:气体传感器将能“嗅闻”,压力传感器可以解读气压,3D 相机增强了设备的“视力”。

同时,作为传感技术的全球领先者,英飞凌在传感解决方案领域拥有40多年的经验,凭借对系统的深刻理解创建了XENSIV传感器产品组合。XENSIV系列旨在满足当今工业应用等领域在传感器方面所面临的挑战,为客户提供最广泛的即用型解决方案,从而加快产品上市。

XENSIV能够实现可靠性。所有XENSIV传感器的质量经过实战验证,表现出了非常高的设计和生产标准以及在最恶劣条件下进行扩展测试的能力。全球客户可以在整个产品生命周期内依靠XENSIV实现系统稳定性、耐用性和完整性。

XENSIV是市场上最广泛的传感器产品组合,涵盖了全方位的传感器技术。产品包括磁性传感器、压力传感器、声学传感器和3D图像传感器(REAL3)等,能够符合工业生产种对传感器的性能和完整性要求。

XENSIV可以帮助设备拥有“看”、“听”、“感觉”和“理解”环境的功能,从而令生产更加智能化。通过XENSIV,客户可以令产品设计更加智能化,从而创建具备更直观交互机制和更强情境感知能力的新型创新应用。

此外,英飞凌还与生态系统合作伙伴携手并进,共同开发创新协同的应用案例,为客户带来明显的市场优势。未来,英飞凌将秉承持续创新与追求卓越技术的精神,帮助客户获得市场领先地位。

工业物联网面临哪些挑战?

工业物联网产业链条在逐渐完善,企业意识也逐渐建立起来,但是距离大规模落地以及真正起到实际效果还有一段路程要走,还仍旧面临一系列的困难和挑战,英飞凌在其中扮演什么角色?承担哪些职能?陈小龙为我们一一道来。

边缘计算之于数据安全

数据的安全包括保密性和一致性。不管是工业物联网还是 工业互联网 ,从云的角度看,它的安全性和传统企业内网本质类似,但因为受众不同、面临的任务不同,所以挑战不同。云服务也需要保证数据中心的物理安全,网络防火墙的安全、抗攻击,做好服务器和代码审计,确保账号、框架和平台安全。但随着云的发展,海量异构设备的接入,对业务实时性要求、应用智能化要求、安全与隐私要求等形成了众多挑战,这样边缘计算和安全被引入,这是目前快速发展的领域之一。

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在工业4.0项目中,产生大量数据并需要对其进行分析——理想情况下,需要进行实时分析。然而,将这些大量数据全部传输到数据中心或云,将耗费时间、成本和大量存储空间,满足不了要求。于是需要在距离互联系统较近的数据产生的位置(即“边缘”),就对数据进行分析。在此过程中,不重要的信息被立即删除,以便将剩余的具有相关性的数据馈送到数据中心或云。例如,如果传送带会在温度过高时立即停止,则“正常温度”信息并不重要。仅当传感器测量到偏差时,才需要对这些数据进行分析。 这只是个简单的例子,边缘也隐含了专有知识的粗细度边界,有云才有边缘,两者需要协同,也就带来了节点安全、通讯网络安全、传输数据安全、身份认证和安全等课题。

因此,为保护边缘端的数据安全,企业需要将系统保持为最新状态,并安装安全软件更新。软件与硬件相结合的安全解决方案也可确保互联机器与通信节点受到保护。例如,英飞凌的OPTIGA TPM芯片,可内置于路由器、工业PC或复杂的控制单元中,并由通信合作伙伴用来对网络中的设备进行验证,进而在网络中完成自我认证并保护数据传输。OPTIGA Trust X可以用于认证和通讯加密。只有云和边缘都安全,最终才是安全的。

生态问题

英飞凌致力于联合产业链上下游的力量,共同打造物联网安全生态环境。

2015年,英飞凌推出了英飞凌安全合作伙伴网络(ISPN),它是一个独一无二的安全专家平台,覆盖广博的物联网生态圈,提供可轻松部署的基于硬件的安全解决方案。通过发挥其在特定应用领域和市场的技术专长,ISPN合作伙伴可满足价值链各个环节的需求,从设计咨询到系统集成和服务管理,应有尽有。

ISPN能让越来越多的联网设备和系统制造商轻松实现成熟的基于半导体的安全性。ISPN将不同应用领域和市场具备出色专业技术的物联网安全厂商融合在一起。他们可带来诸多基于物理硬件的安全解决方案,广泛应用于物联网各个领域,比如工业控制等领域。其中,合作伙伴涵盖从设计咨询到系统集成和服务管理等价值链的各个环节。

其它问题

物联网安全本质上是以应用场景为导向来设计和定义安全的需求和解决方案。只要联网了,安全就不可或缺了。一个应用场景越成熟,规模越大它所面临的安全风险就越高。

目前最火爆的云计算服务非常需要安全芯片。越来越多的设备都要连接到各种各样的云上,不同的设备有不同的云端访问权限,有不同的数据加密要求,有不同的应用和场景,甚至有不同的安全和隐私保护需求。保证设备被正确的识别身份和权限,避免恶意攻击和控制,为各种加密处理提供安全根,这都是英飞凌的安全芯片最擅长的。

英飞凌在安全芯片领域拥有超过30年的行业经验,其设计的安全芯片能够提供强大的硬件安全保障,实现数据传输与设备互联的安全性以及设备的软硬件防伪,高速数据运算与传输,满足工业应用的各种性能需求。

英飞凌具备典型的德国工匠精神的特征,专注于产品设计,对品质精益求精,对质量有着执着的追求,同时非常强调社会责任和企业文化。这也是为什么英飞凌安全芯片在过去二十年内被全球无数客户所采纳和推崇。同时,英飞凌非常重视在中国的本土化建设,与国内很多企业和机构都保持着紧密的合作关系,协同发展,互惠共赢。我相信凭借英飞凌的产业经验、产品质量和业界品牌,加上针对中国市场的产品设计,所构筑出的安全芯片产品方案,是最适合中国市场的,也是最有竞争力的。

工业物联网未来发展趋势&英飞凌发展规划

工业物联网的发展趋势

今年的政府工作报告中明确指出,要打造工业互联网平台,拓展“智能+”,为制造业转型升级赋能。工业物联网是推动传统工业向智能制造转型升级的重要推动力。中国工业物联网规模巨大,增长速度飞快。据估计,到2020年,工业物联网在整体物联网产业中的占比将达到25%,规模将突破4500亿元。

在万物智能互联的大趋势下,未来智能工厂不再是单个工厂的高效自动化,而是工厂与工厂之间、工厂与客户之间的互动与连接。在此发展过程中,工厂将提高能源效率和实现精准制造。

英飞凌作为一家提供工业半导体解决方案的公司,能够提供业内功率密度最高、最低损耗的功率器件来实现能源的高效利用。此外,英飞凌还拥有高效、可靠的工业器件以及完善的驱动解决方案(包括控制芯片)来达到精准制造的目的。

英飞凌在工业物联网领域的发展规划

英飞凌正在整合全球虚拟工厂,它的自然延伸就是客户的定制化,这都离不开工业物联网和工业互联网的支撑。

工业4.0践行者 英飞凌的工业物联网之道

我们正将自身在工业4.0方面的先进经验分享给更多中国的合作伙伴,助力中国制造的转型升级,也是我们“与中国共赢”战略中非常重要的组成部分。

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