智能化催生工業4.0 智能工廠勢頭俏

繼蒸汽機的面世、工業生產大規模化和工業自動化之后，隨著物聯網和智能制造的逐步成型，“工業4.0”時代正悄然來襲。“工業4.0”項目主要分為兩大主題，一是“智能工廠”，重點研究智能化生產系統及過程，以及網絡化分布式生產設施的實現；二是“智能生產”，主要涉及整個企業的生產物流管理、人機互動以及3D技術在工業生產過程中的應用等。本文將分別從最具代表性的數字和模擬廠商，賽靈思（Xilinx）和美信（Maxim），挖掘智能工廠在工業4.0時代下的發展趨勢及深藏于其背后的巨大商機。

　　智能化工廠是部分國家實現高度自動化生產之后，提出的新概念，它的理念優勢在于推動工業生產智能化，從而實現科幻般的工業生產模式。工業生產系統及過程、網絡化分布式生產設施的實現、生產物流管理、人機互動、新技術的使用以及使用嵌入式傳感器來監測有關的環境參數和生產等都需要智能化設備的支持。

　　智能工廠前景可期 FPGA成攻城利器

　　
圖 賽靈思ISM市場營銷經理林逸芳表示，智能化工廠與智能化自動產線是兩個由科技帶動發展的未來趨勢。

　　智能化產線，比方說工業自動化就是智能化工廠更精細的分項。智能化工廠也包含廠房管理、有效能源運用、安全防護、網絡、監控和安全分析，并可確保工廠的整整運作可順暢安全。智能化自動生產線可監控設備總和效率（Overall Equipment Effectiveness），促使其達到最高的質量與效率，并可將停機時間降到最低。

　　賽靈思的元件廣泛應用于許多市場與應用，其中工業市場更是我們非常重要的市場，尤其是賽靈思的Zynq系列產品。 工業市場的客戶對產品的可靠性、靈活性與整合度很看重，尤其完成現場部署后，產品靈活的升級功能，而且可以隨著適應各種通訊協議、功能的改變極為重要。

　　現代化的工廠為了生產更多的產品，開始在生產線中部署靈活度更高的機器設備。為此，工廠得為機器提供更大的空間，因其移動的范圍可能都會為整個生產線帶來顯著的變化。而當產品愈多，安全籠就顯得限制過多，無法適應機器的移動范圍。

　　FPGA在智能化工廠領域的成長非常值得期待。由于感應器輸入資料量增加，以及監控系統日益復雜，簡單的軟件再也無法解決效能上所面臨的挑戰，許多應用因此產生效能瓶頸。此外，許多采用PC的解決方案，現在已移轉用嵌入式方法，以減少尺寸和降低碳排放量。傳統的嵌入式元件 （MCU） 所面臨的挑戰是即時運算的效能不足；而Zynq系列產品則能同時滿足這兩方面的要求，在單一芯片中整合了軟件和硬件，為智能化工廠的設計提供極大的靈活度。

　　與此同時，為確保工人的安全，同時避免制約自動化工廠生產線的活動范圍，愈來愈多企業開始使用賽靈思Smarter Vision技術建立一個安全系統。有人預測在未來的10年內，Smarter Vision技術將被大幅運用在汽車、工廠自動化、醫療、監控、消費類、航空航天和軍用產品，豐富人們的生活。

　　智能化工廠與產線的運作牽涉極為復雜的邏輯設計，并受限于過高的運轉成本、設計的運算限制與網絡頻寬，而擁有高效能的FPGA最能滿足這類的需求。在工業自動化領域中，一個靈活性高的平臺可以快速整合與控管各種生產技術，進而大幅提升整整生產力。林逸芳強調，通過FPGA，工程師可以建構一個高靈活性的基礎建設，并賦予系統許多功能，包括打造一個更多元高效能的界面、提高資料處理速度，以及降低建置成本。

　　模擬整合引領工廠整合之巔 Maxim公司脫穎而出

　　圖 Maxim公司終端應用市場經理John Mossman認為，Maxim一直秉持模擬整合，正由此推動工廠整合產線的建設和發展。