制造商正努力適應(yīng)新技術(shù)的互聯(lián)方法，以提高效率和生產(chǎn)力，這就是工業(yè)4.0的核心導(dǎo)向。然而，下一個工業(yè)階段已經(jīng)近在咫尺。來自Swindon Silicon Systems的銷售總監(jiān)Richard Mount為我們概述了工業(yè)5.0及在其發(fā)展中定制集成電路的作用。

眾所周知，工業(yè)4.0是指在制造業(yè)中實現(xiàn)自動化和數(shù)據(jù)交換的一體化。這個時代的基礎(chǔ)是數(shù)據(jù)和互聯(lián)設(shè)備的廣泛應(yīng)用、高級分析和機器學(xué)習(xí)、更深層次的人機連接以及3D打印等先進工程技術(shù)。工業(yè)5.0將這些元素發(fā)展得更為深遠。這場新的工業(yè)革命拓展了工業(yè)4.0的框架，歐盟將其描述為“一種超越追求效率和生產(chǎn)力，進一步強化工業(yè)對社會作用和貢獻的工業(yè)愿景”?，F(xiàn)在討論工業(yè)5.0可能顯得有些冒進。畢竟，我們還處于工業(yè)4.0的中期階段。然而，考慮到人工智能和機器學(xué)習(xí)等技術(shù)的快速發(fā)展，對下一個工業(yè)階段的形成進行思考是有益的。

超個性化

個性化在很多領(lǐng)域已經(jīng)取得了成功——比如Netflix主頁根據(jù)用戶喜好的不同，展示不同的內(nèi)容，一些全球最大的連鎖餐廳則允許食客根據(jù)個人口味自行添加和減少食材。但是在制造領(lǐng)域，如何擁抱大規(guī)模定制的時代呢？

大規(guī)模定制一詞似乎有些自相矛盾。然而，依托于工業(yè)5.0的理念，大規(guī)模定制制造將成為可能。3D打印和計算機輔助設(shè)計等先進技術(shù)無疑將成為其發(fā)展的核心。除了生產(chǎn)技術(shù)之外，大規(guī)模個性化還依賴于收集和利用數(shù)據(jù)，以了解個人偏好并提供定制產(chǎn)品。

制造商可以利用大數(shù)據(jù)分析、人工智能和機器學(xué)習(xí)來處理大量數(shù)據(jù)。通過分析客戶偏好、購買模式和人口統(tǒng)計信息，制造商可以定制產(chǎn)品以滿足個人需求。這種數(shù)據(jù)驅(qū)動的方式有助于創(chuàng)建個性化的產(chǎn)品配置、包裝、品牌和定價。

在制造層面，數(shù)據(jù)對于實現(xiàn)個性化同樣至關(guān)重要。例如，通過數(shù)字系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫，制造商可以訪問各個客戶的規(guī)格來指導(dǎo)制造過程，并確保根據(jù)所需的配置生產(chǎn)個性化產(chǎn)品。

數(shù)據(jù)還可以實時監(jiān)控生產(chǎn)過程。通過集成來自傳感器和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)，制造商可以跟蹤整個生產(chǎn)線個性化產(chǎn)品的進度。這種實時監(jiān)控有助于識別和解決可能出現(xiàn)的任何偏差或問題，確保準確高效地制造個性化產(chǎn)品。

人與機器

工業(yè)4.0專注于保證質(zhì)量、流程和數(shù)據(jù)收集的一致性，而工業(yè)5.0在關(guān)注這些目標的同時，更強調(diào)高技能人員和機器人并肩工作。這無疑將進一步刺激協(xié)作機器人在工廠車間的出現(xiàn)。

雖然從歷史上看，協(xié)作機器人并未受到像工業(yè)機器人那樣的歡迎，但有一些推動因素加速了它們的應(yīng)用，其中包括工業(yè)5.0。然而，隨著機器人離開固定的工作區(qū)，更加密切地與人類合作，對其行動的精準控制變得至關(guān)重要。

協(xié)作機器人利用大量的傳感器來選擇路徑、感知環(huán)境變化，并在復(fù)雜情況下做出正確的判斷。例如，扭矩傳感器為機器人提供了“觸覺”感，使它們能夠與環(huán)境安全地交互。大多數(shù)扭矩傳感器都采用應(yīng)變計，將施加的壓力轉(zhuǎn)換為可測量的電信號。通過組合多個儀表，扭矩傳感器可以確定力的強度和方向。這使得協(xié)作機器人能夠巧妙地處理和組裝易碎物品，而不會造成損壞。

為了幫助協(xié)作機器人成功區(qū)分無生命物體和人類同事，使用了壓電、壓阻、電容和彈性電阻等觸覺傳感器。壓電技術(shù)可以從協(xié)作機器人的關(guān)節(jié)收集數(shù)據(jù)并將該信息傳輸?shù)娇刂破鳌ｋ娙菔絺鞲衅骺梢猿洚斀咏鼈鞲衅?，讓協(xié)作機器人在檢測到路徑中存在物體時放慢速度。大多數(shù)檢測傳感器（例如區(qū)域傳感器）可以在人類工作人員靠近時幫助其減速或停止，避免碰撞。

傳感器技術(shù)還可以幫助機器人維護。溫度傳感是機器人自我診斷的重要組成部分，因為過熱部件是故障的良好指示。此外，機器軸模式（由線性編碼器中的智能傳感器確定）可用于預(yù)測不同零件的磨損程度，從而預(yù)測何時需要更換。

里面的ASIC

第三件需要了解的事情，也是這些工業(yè) 5.0 趨勢背后的一項基礎(chǔ)技術(shù)，是定制 IC 的作用。很明顯，支撐工業(yè) 5.0 的主題依賴于一件事——智能傳感器。而且，在這些傳感器背后，ASIC 可以實現(xiàn)更智能、更小、更復(fù)雜的最終結(jié)果。

ASIC 通常設(shè)計為直接與傳感器元件連接，從而實現(xiàn)高效、準確的信號采集。它們可以提供傳感器特定的調(diào)節(jié)、放大、濾波和傳感器模擬輸出的數(shù)字化，以簡化傳感器系統(tǒng)設(shè)計并提高整體性能。

如果需要，ASIC 還可以通過集成電源管理功能（例如電壓調(diào)節(jié)器）來優(yōu)化智能傳感器系統(tǒng)內(nèi)的功耗。其他功能包括數(shù)據(jù)通信，ASIC 設(shè)計包括 UART、SPI、I2C 等通信接口，甚至無線協(xié)議，以實現(xiàn)與外部設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)的無縫數(shù)據(jù)傳輸。雖然其中一些要求可以使用現(xiàn)成的 IC 來實現(xiàn)，但 ASIC 路線有很多好處。

首先，ASIC 設(shè)計允許在重要的性能上進行投資。例如，在協(xié)作機器人的位置傳感器中，這可能是非線性規(guī)范，相當于不同比例點的精度。它同樣可能成為低頻噪聲的積極目標，而低頻噪聲無法輕易平均消除。這就是與經(jīng)驗豐富的 ASIC 合作伙伴合作帶來的好處：整個信號路徑可以優(yōu)化和模擬到最精細的細節(jié)，并且可以部署經(jīng)過驗證的 IP 和專業(yè)知識。

此外，PCB 的尺寸也減小了，從而使設(shè)備變得更小、更輕，從而提高了動態(tài)性能，并且能夠服務(wù)于新的應(yīng)用。組裝變得更加簡單，并且電子設(shè)備可以得到更好的保護，免受環(huán)境因素的影響。一些客戶還看重它為其電路 IP 提供的保護，特別是那些在智能工業(yè) 5.0 設(shè)備方面處于領(lǐng)先地位的客戶或致力于高度個性化產(chǎn)品的客戶，因為單片集成電路比標準部件集合更難進行逆向工程在顯而易見的情況下連接在一起。

雖然許多制造商都在著手掌握工業(yè) 4.0，但了解下一階段的工業(yè)將如何形成變得前所未有的重要。現(xiàn)在技術(shù)發(fā)展的速度之快意味著工業(yè) 5.0 的發(fā)展速度可能比許多人預(yù)期的要快。因此，了解即將發(fā)生的趨勢并深入了解對其成功至關(guān)重要的電氣元件是保持領(lǐng)先地位的關(guān)鍵。