技術前沿:開創(chuàng)第四次工業(yè)革命
我們從歷史課上得知,人類歷史上曾經發(fā)生過一次漫長的工業(yè)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(yè)革命發(fā)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,我們現在已經揭開了第四次工業(yè)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(zhàn)與機遇。
在第四次工業(yè)革命中,我們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(xù)保持低廉成本帶來的優(yōu)勢,并滿足全球范圍內對商品的靈活性需求。

直到較近,對大多數企業(yè)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(yōu)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(guī)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,我們必須努力提升控制系統(tǒng)的智能水平,使其能夠對生產環(huán)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(jié)點需要實現控制智能。
高靈活性工廠還必須擁有較先進的通信基礎設施。當發(fā)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(yè)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(tǒng)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(tài)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(yè)革命還將為工廠可靠性和安全性開創(chuàng)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(jié)省時間和資金。
這些保養(yǎng)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。較重要的是,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(chuàng)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(yè)革命,每一天TI的工程師都在突破工廠環(huán)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。
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