現(xiàn)在,以工業(yè)4.0為代表的智能制造正改變著未來制造業(yè)的形態(tài)。在這新的制造體系中,數(shù)據(jù)是靈魂性的要素,位于核心地位。不過這并不意味著硬件在工業(yè)4.0中會被邊緣化,畢竟數(shù)據(jù)還是需要透過硬件作為載體,進而在現(xiàn)實世界中呈現(xiàn)其價值。因此,智能制造中“數(shù)據(jù)”的崛起,也會給硬件帶來了不少的商機。接下來,從工業(yè)4.0“數(shù)據(jù)流”的走向,可以更了解發(fā)掘出各個環(huán)節(jié)潛藏的硬件“錢途”。
傳感
在工業(yè)控制系統(tǒng)中,傳感器是數(shù)據(jù)采集端,它們負責(zé)將工業(yè)現(xiàn)場的大量非電量的物化參數(shù)轉(zhuǎn)化成電信號,再由系統(tǒng)從中解讀出關(guān)鍵的數(shù)據(jù)信息,作為控制決策的依據(jù)。智能制造對數(shù)據(jù)的依賴必然會刺激對傳感器的需求,未來工業(yè)市場對壓力、位移、加速度、角速度、溫度、濕度、氣體、光敏等多種傳感器的需求,會呈現(xiàn)整體提升的態(tài)勢。
另一個值得關(guān)注的部份,還有機器視覺核心部件的CMOS圖像傳感器市場。根據(jù)ICInsights預(yù)測,全球工業(yè)用CMOS圖像傳感器市場將從2015年的3.96億美元成長到2020年的9.12億美元。此外,多目三維視覺在工業(yè)場景中的應(yīng)用,可借助圖像傳感器收集的圖像數(shù)據(jù)也會更加豐富,作用也會更為顯著。圖像傳感器也將成為工業(yè)傳感器市場中不容小視的一塊“蛋糕”。
互連
智能制造系統(tǒng)生成的數(shù)據(jù),需要經(jīng)由一個快速、穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)進行傳輸和共享。德國的《工業(yè)4.0研發(fā)白皮書》中將無線技術(shù)視為工業(yè)4.0網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)研究的重點項目。無線互連技術(shù)與傳統(tǒng)的有線工業(yè)通訊相比,優(yōu)勢顯著:一、網(wǎng)絡(luò)建構(gòu)與維護成本低,根據(jù)測試,使用無線的測控系統(tǒng)其安裝與維護成本可降低90%;二、提高生產(chǎn)線設(shè)備配置的靈活性,且更符合智能制造“大規(guī)模定制”愿景所需的“柔性”要求;三、可適應(yīng)多樣性的組網(wǎng)應(yīng)用場景需求,Mesh、星型等多種網(wǎng)絡(luò)的部署需求。
無線互連與傳感技術(shù)也在走向融合,具有無線數(shù)據(jù)通訊功能的無線傳感器也會成為一個新的市場增長點。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以擺脫傳統(tǒng)傳感器總線的束縛,讓數(shù)據(jù)匯聚的方式更為靈活,成本也更低。在此基礎(chǔ)上,傳感器產(chǎn)品還可加迭其他如能量采集等技術(shù),形成更加多元化的產(chǎn)品,擴展應(yīng)用版圖。
資料決策
將資料匯集到云端進行分析和處理,并與既有的數(shù)據(jù)庫進行分析并提供決策建議,是工業(yè)4.0的核心關(guān)鍵。這會牽動工業(yè)應(yīng)用對數(shù)據(jù)中心的需求,不論是使用公有云,還是構(gòu)建私有云,數(shù)據(jù)中心總量的增加是必然趨勢,預(yù)計到2019年全球數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)備的市場規(guī)模將達到440億美元。
資料決策
將資料匯集到云端進行分析和處理,并與既有的數(shù)據(jù)庫進行分析并提供決策建議,是工業(yè)4.0的核心關(guān)鍵。這會牽動工業(yè)應(yīng)用對數(shù)據(jù)中心的需求,不論是使用公有云,還是構(gòu)建私有云,數(shù)據(jù)中心總量的增加是必然趨勢,預(yù)計到2019年全球數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)備的市場規(guī)模將達到440億美元。
未來面對日益繁重的數(shù)據(jù)處理任務(wù),需要更強大的處理器做支撐,新型的異構(gòu)式的處理器架構(gòu)正在登上舞臺,以解決多核通用處理器遇到的運算瓶頸。開發(fā)者們正在考慮CPU+GPU的模式,發(fā)揮GPU在浮點運算等能力的最大極限。同時,F(xiàn)PGA這種程序設(shè)計邏輯架構(gòu)也備受矚目,F(xiàn)PGA與通用的處理器整合后有望成為未來數(shù)據(jù)中心服務(wù)器的主流架構(gòu)。服務(wù)器處理器市場霸主Intel對全球第二大FPGA廠商Altera的收購,正印證了該趨勢。后續(xù),高通也宣布與全球第一大FPGA廠商Xilinx,以及Mellanox結(jié)成同盟,與Intel形成市場對峙。
執(zhí)行
數(shù)據(jù)在云端分析處理后,形成的建議決策,將回傳給執(zhí)行端,進而造成機械動作,形成一個“從端到云,從云到端”的完整控制循環(huán)。制造業(yè)中的機械動作都是由電機驅(qū)動的,因此精密的電機控制將成為催生工業(yè)4.0的市場增長點,從硬件的角度來看,這也會為MCU、DSP、FPGA等核心數(shù)字控制芯片提供施展拳腳的機會。
工業(yè)機器人是工業(yè)4.0體系中重要的“存在”,它是一個更加智慧、綜合的執(zhí)行設(shè)備。2015年全球工業(yè)機器人銷量為24萬臺,過去五年中的年成長率為15%。中國市場,被認為是下一個工業(yè)機器人將呈現(xiàn)大幅成長的地區(qū),而以中國市場為例,其在2010年至2015年工業(yè)機器人市場的年成長率達到了35%,總量為6.6萬臺,若以此速度發(fā)展,預(yù)計到了2020年中國將占到全球工業(yè)機器人市場的40%。在市場拉動下,工業(yè)機器人所需的幾個核心部件—伺服系統(tǒng)、減速器、控制器—也將同步增長。特別是工業(yè)機器人控制器市場,業(yè)界逐漸認識到以往由機器人廠家自主設(shè)計研發(fā)的封閉的體系,已不能適應(yīng)快速發(fā)展的市場需求,標準化和開放性正在成為趨勢,市場上已有一些獨立的機器人控制器廠商開始活躍,未來他們是否能夠借市場之力,改變工業(yè)機器人的生態(tài),確實值得拭目以待。
總之,數(shù)據(jù)驅(qū)動的工業(yè)4.0變革,給制造業(yè)帶來的不是簡單的線性產(chǎn)品迭代,而是伴生著新架構(gòu)、新品類、新模式。現(xiàn)在我們僅僅是窺見其一斑,更多的硬件機會還需要應(yīng)對市場的發(fā)展,不斷去發(fā)掘。
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