技術前沿：開創第四次工業革命

技術前沿：開創第四次工業革命

在德州儀器不斷推出的“技術前沿”系列博客中，一些TI全球頂尖人才正在探討目前最大的技術趨勢以及如何應對未來挑戰等問題。

我們從歷史課上得知，人類歷史上曾經發生過一次漫長的工業革命，這場始于18世紀下半葉的變革催生出無數現代工廠，通過供應商品來滿足全世界的需要。

根據眾多歷史學家的研究，工業革命發生過三次。第一次革命的標志是蒸汽動力的使用，第二次的標志是裝配流水線的誕生，第三次的標志則是早期自動化技術的萌芽。

而如今，已經揭開了第四次工業革命的序幕，即通過高級集成電路 (IC) 實現機器智能，進而推動整個變革進程。而我們正處于這次革命的風口浪尖，面臨著許多挑戰與機遇。

在第四次工業革命中，通過提升機器的智能化程度，一方面可以提高質量、可靠性和安全性，進而改善整個制造流程；另一方面可以繼續保持低廉成本帶來的優勢，并滿足全球范圍內對商品的靈活性需求。

直到最近，對大多數企業而言，在工廠車間實現制造流程的靈活性仍然可望而不可及。同一條裝配流水線上的機器設備主要用于實現某一項特定功能。在產品線上進行變更就意味著需要大費周章地調整設備，這是時間和資金方面的雙重浪費。

但是，產品線的定制化或差異化程度越高，其競爭優勢往往也就越明顯。借助智能設備，智能化工廠能夠以自動化方式即時應對此類變更，縮小流水線生產的規模，避免成本顯著增加。

然而，打造這種程度的靈活性并非易事。這意味著工廠的每一臺設備都必須“實現智能化”，也稱為“控制智能”。也就是說，必須努力提升控制系統的智能水平，使其能夠對生產環境中感知的事件自動作出響應。舉例來說，裝配線上的小小一把螺絲刀，也必須能夠根據所處理的材料類型（如鋼、碳或塑料）自動調整扭矩。

依此類推至整個工廠車間，可能有數百萬個設備節點需要實現控制智能。

高靈活性工廠還必須擁有最先進的通信基礎設施。當發生產品變更時，擁有先進通信工具的智能工廠可以根據在營業部錄入的數據快速調整生產，甚至可以直接根據銷售訂單進行逐件產品調整。

這些通信系統可以是有線和無線形式，但必須能夠處理大量數據而不消耗很多電力資源。

有關訂單和產品變更的通信流在一個方向傳輸時，有關工廠車間狀態的數據在相反方向傳輸。

能夠以較快的速度交換的數據越多，同時消耗的電力資源越少，整個工廠就越具有成本效益，更加可靠和靈活。

第四次工業革命還將為工廠可靠性和安全性開創一個全新時代。部署在整個生產線中的自動化傳感器將會幫助進行預防性維護，因此可以在設備出現故障之前對其進行維修，從而節省時間和資金。

這些保養良好的機器還會提高工廠車間工人的安全性。機械手不再需要封閉在墻壁后面，因為傳感器和控制智能可以指示附近是否有人并自動調整其定位。

這些傳感器將成為工廠的“耳目”，它們通過能量收集為自身供電，并且小巧堅固，能夠承受極端溫度和振動。最重要的是，由于工廠各處均需部署傳感器，因此它們必須成本低廉。

德州儀器（TI）的工程師創造此類低成本、低功耗、高度可靠且具有高處理能力的控制智能、通信和自動感應 IC，引領著第四次工業革命，每一天TI的工程師都在突破工廠環境的極限。高集成度 IC 將如何永久改變產品的生產方式，我們拭目以待。

（TI公司供稿）